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Schaltungsanordnung für Fernsprechanlagen mit Gemeinschaftsanschlüssen
Eines der wichtigsten Probleme bei Fernsprechanlagen mit Gemeinschaftsanschlüssen,
die ihre Betriebsströme aus der Batterie des Hauptamtes beziehen, ist die einwandfreie
Übermittlung des Anreizkriteriums zum Hauptamt beim Aushängen eines an den Gemeinschaftsumschalter
angesch.lossenen Teilnehmers. Die einwandfreie Lösung dieses Problems bereitet vor
allem deshalb Schwierigkeiten, weil die Teilnehmeranschlußlei.tungen solcher Gemeinschaftsanschlüsse
häufig Freileitungen von zum Teil beträchtlicher Länge sind, die in ihrer Ableitung
stark witterungsabhängig sind und daher häufig mangelhafte Isolationswerte aufweisen.
Da bei Gemeinschaftsumschaltern allen angeschlossenen Teilnehmern eine Anreizleitung
gemeinsam zugeordnet ist, mit der sämtliche Anschlußleitungen parallel verbunden
sind, kann der resultierende Ableitwiderstand leicht Werte annehmen, die einen Anreiz
vortäuschen und damit zu einer Fehlbelegung des Gemeinschaftsanschlusses führen.
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Diese Schwierigkeiten. treten bei den verschiedensten Anreizschaltungen
in gleicher Weise auf und haben sehr kritische Bemessungen der auf das Anreizkriterium
ansprechenden Schaltmittel in der amtsseitigen Übertragung bzw. im Gemeinschaftsumschalter
selbst zur Folge. Um sie soweit als möglich zu beseitigen, ist bereits- vorgeschlagen
worden, an Stelle der früher als Anreizkriterium verwendeten Stromverstärkung auf
einer Ader der Verbindungsleitung, durch die in der amtsseitigen Übertragung ein
im Ruhezustand Fehlstrom führendes Differentialrelais zum Ansprechen gebracht
wird,
in der gemeinsamen Anreizleitung :ein Relais anzuordnen, das nur bei direkter Erdung
einer Teilnehmerschleife anspricht und dabei eine kurzzeitige, als Anreizkriterium
dienende Unterbrechung der mit der Anreizleitung verbundenen, Ruhestrom führenden
Ader der Verbindungsleitung bewirkt. Dieses Prinzip der Bildung des Anreizkriteriums
hat den Vorteil, daß man das in der Anreizleitung eingeschaltete- Relais. gegenüber
den im Ruhestromkreis liegenden Schaltmitteln verhältnismäßig niederohmig machen
kann, so daß man eine wesentlich höhere Sicherheit gegen ein Fehlansprechen infolge
niedriger Ableitwiderstände erhält.
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Man ist nun neuerdings bestrebt, die Zahl der an einen, Gemeinschaftsumschalter
anzuschließenden Teilnehmer weiter zu erhöhen, und es hat sich gezeigt, daß damit
auch die Sicherheit, mit der ein Fehlansprechen der über die Anreizleitung bee:influßten
Schaltmittel vermieden wird, immer mehr schwindet.
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Es muß daher ein neuer Weg gesucht werden, um auch bei größerer Teilnehmerzahl
und dementsprechend weiter vermindertem resultierendem Ableitwiderstand an der gemeinsamen
Anreizleitung ein fehlerhaftes Ansprechen der über die Anreizleitung beeinflußten
Schaltmittel mit Sicherheit zu vermeiden.
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Das vorstehend beschriebene Problem tritt nicht nur bei Fernsprechanlagen
mit Gemeinschaftsanschlüssen auf, sondern auch bei den verschiedensten elektrischen
Anlagen, bei denen eine Anzahl von; Stationen über reit veränderlichen Ableitungen
behaftete Stromkreise parallel mit einer gemeinsamen Leitung verbunden ist und bei,
denen die Aufgabe besteht, von diesen Stationen aus über diese gemeinsame Leitung
ein Kriterium zur Beeinflussung von Schaltmitteln in einer fernen zentralen Stelle
zu übertragen, sei es zu irgendwelchen Überwachungs- oder Alarmzwecken oder zur
Auslösung bestimmter Schaltvorgänge.
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Durch die Erfindung wird eine Lösung dieser Aufgabe angegeben, durch
die der schädliche Einfluß der Ableitungen der parallel geschalteten Stromkreise
auf die betriebssichere Übertragung eines Kriteriums praktisch vollkommen beseitigt
ist. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, -daß die genannten Stromkreise zusammen
mit der gemeinsamen Leitung und den: zu beeinflussenden Schaltmitteln eine bei dem
niedrigsten zulässigen Isolationswiderstand der parallelen Stromkreise annähernd
abgeglichene Brückenschaltung bilden, deren einer Arm @die Parallelschaltung sämtlicher
Ableitwiderstände dieser Stromkreise enthält und in deren Nullzweig ein Relais in
Reihe reit einem -Gleichrichter solcher Durchlaßrichtung angeordnet ist, daß nur
bei entsprechender Verstimmung der Brücke in einem Sinne ein. das Relais zum Ansprechen
bringender Strom den Nullzweig durchfließt.
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Auf fliese Weise wird mit absoluter Sicherheit -verhindert, daß lediglich
infolge schlechter Isolationswiderstände irgendwelche Schaltvorgänge ausgelöst werden,
deren Auslösung nur bei Vorhandensein des vorbestimmten Kriteriums erfolgen soll.
Um praktisch eine solche, bei dem niedrigsten zulässigen resultierenden Isolationswiderstand
annähernd abgeglichene Brückenschaltung zu erhalten, ordnet man zweckmäßig jedem
.einzelnen der parallelen Stromkreise einen Festwiderstand zu. Die Parallelschaltung
sämtlicher Festwiderstände bildet dann :einen weiteren Brückenzweig; während die
beiden restlichen Brückenarme durch Festwiderstände gebildet werden, deren Widerstände
in etwa demselben Verhältnis zueinander stehen, wie die den einzelnen Stromkreisen
zugeordneten Festwiderstände zum niedrigsten zulässigen Ableü@twiderstand eines
einzelnen Stromkreises. Dabei können diese Festwiderstände durch Schaltelemente
gebildet werden, die außerdem noch anderen Zwecken in der betreffenden elektrischen
Anlage dienen.
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Im folgenden soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden:. Als Beispiel ist hier eine Schaltungsanordnung für,Gemeinschaftsanschlüsse
in Fernsprechanlagen gewählt. Es sei jedoch nochmals, darauf hingewiesen, daß die
Erfindung mit dem gleichen Erfolg bei beliebigen anderen elektrischen Anlagen ähnlichen
Aufbaus angewendet werden kann, bei denen das gleiche Problem der Übertragung eines
Kriteriums über eine Mehrzahl paralleler Stromkreise veränderlicher Ableitung vorliegt.
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In Fig. z ist zunächst schematisch das Prinzip einer Anreizschaltung
für einen Gemeinschaftsanschluß dargestellt, die dem oben beschriebenen Vorschlag
entspricht, als Anreizkriterium eine kurzzeitige Unterbrechung einer der Ruhestrom
führenden Adern der Verbindungsleitung zwischen Gemeinschaftsumschalter und Hauptamt
zu verwenden.
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Fig. 2 zeigt, wie man diese Schaltung unter Beibehaltung des gleichen
Anreizkriteriums in die Brückenschaltung gemäß der Erfindung abwandeln kann, und
in Fig. 3 ist schließlich die vereinfachte Ersatzschaltung für Fig. 2 angegeben.
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In Fig. r sind mit UA die Einrichtungen des Gemeinschaftsumschalters
bezeichnet, wobei nur die für die Bildung des Anreizkriteriums wichtigen Stromkreise
und Schaltelemente näher dargestellt sind, während die übrigen Schaltmittel zum
Teil weggelassen oder nur schematisch wiedergegeben sind. An diesen Gemeinschaftsumschalter
sind n Teilnehmer T, ... Tn angeschlossen, denen für die Verbindung mit dem
Hauptamt eine oder mehrere Verbindungsleitungen LQ/Lb gemeinsam zur Verfügung stehen.
Von den Einrichtungen des Hauptamtes sind nur die im Ruhezustand der Anlage an beiden
Adern der Verbindungsleitung liegenden Schaltmittel angedeutet, über die die überwachungs-und
Betriebsströme dem Gemeinschaftsumschalter zugeführt werden. Als Auswahlschaltmittel
für den Gemeinschaftsumschalter wurde ein Relaiswähler angenommen, der in Fig. r
mit RW bezeichnet ist.
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Im Ruhezustand der Anlage liegt an beiden Adern der Verbindungsleitung
Minuspotential. Dabei sind sowohl in der amtsseitigen Übertragung als auch
im
Gemeinschaftsumschalter die Relais <d und B erregt, deren Kontakte also in der
Arbeitsstellung. An der b-Ader liegt somit über einen Kontakt ä" die Reihenschaltung
einer Wicklung des Relais B und eines Widerstandes (117), die verhältnismäßig ho:chollmig,
beispielsweise 4,5 bis 5 kOhm ist. Dadurch erhält im Hauptamt ein in Reihe mit Relais
B angeordnetes Relais T Fehlstrom. Die Aufgaben; des Relais T sind für die Bildung
des Anreizkriteriums ohne Interesse und brauchen daher hier nicht näher erläutert
zu werden. Das Anreizkriterium kommt nun auf folgende Weise zustande.
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Hängt ein Teilnehmer, z. B. Tl, seinen Hörer aus, so wird über Kontakt
iI°, die Teilnehmerschleife, TeilnehmerapparatT1 und Kontakte i', ä' und d" Erdpotential
an die gemeinsame Anreizleitung An-Ltg. gelegt. Dadurch wird parallel zu der genannten
hochohmigen Reihenschaltung von B und (J7) ein niederohmiger Zweig geschaltet, der
außer den genannten Elementen noch eine niederohmig.e Wicklung eines Relais D enthält,
das in diesem Kreis anspricht. Diese nied.erohmige Parallelschaltung hat auf der
b-Ader eine Stromverstärkung zur Folge, die im Hauptamt das Relais T zum Ansprechen
bringt, was hier jedoch ohne Interesse ist. Durch die Erregung des Relais D dagegen
wird am Kontakt d' der Ruhestromkreis für das an der aaAder liegende Relais A unterbrochen,
wodurch beide A-Relais im Gemeinschaftsumschalter und im Hauptamt abfallen. Diese
Unterbrechung bildet das Anreizkriterium. Es hat zur Folge, daß im Hauptamt ein
nicht dargestelltes Relais ff' erregt wird, das an Stelle des A-Relais das Impulsrelais
T an die a-Ader schaltet, und daß im Getneinschaftsumschalter durch Kontakt a' der
Relaiswähler RW mit der a.-Ader verbunden wird, somit die synchrone Wählereinstellung
im Hauptamt und Gemeinschaftsumschalter beginnen kann.
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Wie in Fig. i punktiert dargestellt, weist jede Teilnehmeranschlußleitung
einenAbleitwiderstande auf. Dieser kann erfahrungsgemäß verhältnismäßig niedrige
Werte annehmen. Deshalb besteht die Forderung, daß derartige Anlagen noch bei einem
Ableitwiiderstand von 2o kOhm je Ansclhlußleitung einwandfrei arbeiten sollen. Da
sämtliche Leitungen parallel an der gemeinsamen Anreizleitung liegen, bedeutet das
bei einer Zahl von zehn Teilnehmern, da.ß parallel zu B und (M) 2ioo Ohm liegen
können, was bereits eine beträchtliche Stromverstärkung auf der b-Ader zur Folge
hat, so daß bereits hier die Fehlstrombedingungen für das T-Relais kritisch werden
können. Sollen jedoch, wie neuerdings gefordert, bis zu sechzehn Teilnehmer an den
Gemeinschaftsumschalter angeschlossen werden, so ergibt sich ein minimaler resultierender
Ableitwiderstand von 125o Ohm, der nicht nur noch kritischer für das T-Relais ist,
sondern auch bereits ein fälschliches Ansprechen des Relais D zur Folge haben kann.
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Die erfindungsgemäße Brückenschaltung des Anreizkreises beseitigt
diese Schwierigkeiten und gewährleistet ein sicheres Ansprechen der Schaltmittel
ausschließlich auf das eine Belegung darstellende Anlegen von Erdpotential an eine
Teilnehmerschleife, und zwar weitgehend unabhängig von der Zahl der angeschlossenen
Leitungen und der Größe ihrer Ableitwiderstände.
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Die Fig. 2 zeigt eine Anwendung der Erfindung bei einer Schaltung,
die im Prinzip vollkommen der in Fig. i gezeigten Anordnung entspricht. Es sind
deshalb auch in Fig. 2 soweit als möglich die gleichen Relais- und Kontaktbezeichnungen
gewählt. Vollkommene Übereinstimmung mit Fig. i besteht hinsichtlich der Ruhestromüberwachung
der a-Ader, der Anschaltung des Relaiswählers und der Schalteinrichtungen im Hauptamt,
weshalb diese Einrichtungen hier weggelassen wurden.
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In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist jedem Teilnehmeranschluß
in der Anreiizleitung vor ihrer Zusammenfassung ein Festwiderstand W1
... W,t zugeordnet. Die gemeinsame Anreizleiturig .ist wieder über ein Relais
D parallel an den hochohmigen Abzweig an der b-Ader, enthaltend Relais B und Widerstand
(M), herangeführt. Außerdem ist aber von jeder individuellen Anreizleitung vor den
Festwiderständen ein Stromkreis abgezweigt, der einen Gleichrichter G1 . . . G"
enthält. Diese Abzweige sind hinter den Gleichrichtern zusammengefaßt und über ein
Hilfsrelais An sowie über die Kontakte ä' und d", die in Fig.
i ebenfalls im Anreizkreis lagen, an den Verbindungspunkt von Relais B und Widerstand
(M) geführt. Auf diese Weise ist der Anreizkreis zu einer Brückenschaltung umgebildet
worden, deren Zweige aus der Parallelschaltung aller Ableitwiderstände, der Parallelschaltung
aller Festwiderstände in Reihe zu Relais D bestehen, während der Nullzweig die Parallelschaltung
aller Gleichrichter in Reihe mit dem Relais An enthält. Fig. 3 zeigt das Ersatzschaltbild
zu Fig. 2, in dem die parallelen Widerstände zu einem resultierenden Widerstand
zusammengefaßt sind.
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Nimmt man als niedrigsten zulässigen Ableitwiderstand 2o kOhm an und
haben die festen Schaltelemente der Brücke B und (M), die an sich anderen Zwecken
dienen, Widerstände von i2oo Ohm (B) und 3500 Ohm (M), so ergibt sich hieraus,
daß die Brücke bei der zulässigen unteren Grenze der Ableitungen dann etwa abgeglichen
ist, wenn jeder Leitung ein Festwiderstand von etwa 6o kOhm zugeordnet ist. Bei
sechzehn Teilnehmern ergibt sich dann ein resultierender Ableitwiders.tand von
12 500 Ohm und ein resultierender Festwiderstand von WR". =375o Ohm. Da zu
letzterem noch das Relais D mit beispielsweise 350 Ohm in Reihe liegt, ergibt
sich ein Widerstandsverhältnis der Brückenzweige WR...: eRes ^ 3,3 und (M) : B @
3,3. Geringfügige Verstimmungen in den oberen Brückenzweigen im Sinne einer Vergrößerung
des Widerstandsverhältnisses gegenüber dein zwischen den unteren Brückenzweigen
haben keinerlei nachteiligen Eimfluß, da die Gleichrichtereigenschaften bei entsprechend
gering bleibenden Verstimmungen keinen Stromfluß durch Aden Nullzweig zulassen.
Wird das Brückengleichgewicht im anderen Sinne gestört, d. h. wird das Verhältnis
WR, :''Res. info@lge höherer Isolationswiderstände wesentlich
kleiner,
so fließt im Nullzweig wegen der Sperrwirkung der Gleichrichter ebenfalls kein Strom.
Nur dann, wenn das Widerstandsverhältnis. in den oberen Brückenzweigen infolge Erdung
einer Teirlnehmers.chleife sehr viel größer als 3,3 (in dem angenommenen Widerstandsbeispiel)
wird, fließt ein für das Ansprechen des An-Relais. im Nullzweig ausreichender Strom.
Dieser Strom, dessen Stärke bedingt ist durch die Widerstände der Teilnehmerschleife
und des Apparates, beträgt bei den hier angenommenen Wideirstandswerten im ungünstigsten
Fall etwa 3,7 mA.
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Spricht in der Schaltung nach Fig. 2 das An-Relais infolge Schleifensch,lusses
durch Abheben des Hörers bei einem der Teilnehmer und damit Anschaltung des Erdpotentials
an die Anreizleitung an, so, wird an das, in der Brückenschaltung in Reihe zu den
Festwiderständen liegende und dabei Fehlstrom führende Relais D über Kontakt
an unmittelbar Erde angelegt. Damit wird Relais D völlig unabhängig von den Ableitungsverhältnissen
auf den Teilnehmerleitungen erregt, unterbricht, wie in Fig. i beschrieben, den
Ruhestromkreis über die a-Ader und gibt somit das Anreizkriterium zum Hauptamt,
das dort und im Gemeinschaftsumschalter in gleicher Weise wie in der Schaltung nach
Fig. i ausgewertet wird.
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Es dürfte ohne weiteres ersichtlich sein, daß ,die Anwendung der Erfindung
nicht auf Schaltungen beschränkt ist, bei denen gerade ein Anreizkriterium in Gestalt
einer Unterbrechung eines Ruhestromkreises gebildet wird, vielmehr ist es für die
Erfindung ganz unerheblich, in welcher Weise das von der einzelnen Anschlußstelle
ausgelöste Kriterium weitergegeben wird. Wesentlich ist nur, daß die das Kriterium
aufnehmenden und weitergebenden Schaltmittel durch die erfindungsgemäße Brückenbildung
dem schädlichen Einfluß der Ableitungen entzogen werden.