DE911735C - Differentialschaltung fuer Signaluebertragung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Differential-Schaltung für die Übertragung von Signalen, insbesondere für die Verwendung als Relaisübertragung in Telegrafiersystemen, um die mit Einfachstrom arbeitende Fernschreibmaschine der Teilnehmerstation mit den doppelstromgesteuerten Abschlußschaltungen eines Telegrafierkanals bzw. einer Vermittlungsanlage zu verbinden.

Solche Relaisübertragungen in Telegrafierverbindungen haben unter anderem die Aufgabe, die von den Fernschreibmaschinen der Teilnehmerstationen in die Anschlußleitungen getasteten Einfachstromzeichen in Doppelstromzeichen für die Steuerung der weiterführenden Telegrafierkanäle und umgekehrt die von diesen Telegrafierkanälen kommenden Doppelstromzeichen in die für die Fernschreibmaschinen geeigneten Einfachstromzeichen umzusetzen.

Die modernen Telegrafiersysteme, bei denen die Übertragung der Nachricht meist über mehrere in ao Reihe geschaltete, in der Regel durch Relaisübertragungen verbundene Fernschreibkanäle erfolgt, stellen mit Rücksicht auf die Erzielung großer Sicherheit für die Nachrichtenübermittlung an die Schaltungen der Relaisübertragungen hohe Anforderungen in übertragungs- und schaltungstechnischer Hinsicht. Es wird von solchen Schaltungen insbesondere verlangt, daß die z. B. von der Fernschreibmaschine eines Teilnehmers über dessen Anschlußleitung zur Abschlußschaltung übertragenen Zeichen bis zu möglichst großen Anschlußleitungslängen ohne Fälschung der Einsatzzeiten wiedergegeben werden, damit den Eingängen der weiterführenden Telegrafierkanäle praktisch verzerrungsfreie Zeichen zugeführt werden können. Weiterhin ist eine für den Fernschreibempfänger

günstige, von der Länge der Anschlußleitung in weiten Grenzen unabhängige Stromkurvenform, auch bei Verwendung von in die Anschlußleitung geschalteten Abflachmitteln, anzustreben. Auf diese Weise wird ein großer Empfangsstellerbereich für Fernschreibempfänger sichergestellt. Die Besonderheiten der Einfachstromtastung, insbesondere wenn diese auf längeren stark kapazitätsbehafteten Leitungen vorzunehmen ist, setzen der einwandfreien ίο Umsetzung von Einfachstrom in Doppelstrom und umgekehrt schwierig zu lösende Probleme entgegen. Es gilt außerdem den Folgen der Leitungsentladungen vorzubeugen, wenn solche an Spannung liegenden Einfachstromleitungen bei Zeichenübertragung durch Unterbrechung oder Kurzschluß plötzlich stromlos gemacht werden.

Von allen bisher bekannten Schaltungen dieser Art erfüllt keine die hier aufgeführten Bedingungen in zufriedenstellender Weise, obwohl zum Teil ein beträchtlicher Aufwand an Schaltmitteln besteht.

Die vorliegende Erfindung erstrebt eine Schaltung, bei der die durch die aufgeführten Betriebsbedingungen gestellten übertragungstechnischen Aufgaben unter Beachtung der unvermeidlichen Leitungsentladungen einer einwandfreien Lösung zugeführt werden, und zwar bei einfachster Leitungsführung und denkbar geringstem Aufwand an Schaltmitteln.

Um die besonderen Merkmale der Erfindung klarer erkennen zu können, sind zunächst in den Fig. ι bis 3 Ausführungsbeispiele bekannter Abschlußschaltungen dargestellt. An Hand dieser Figuren werden jeweils für die einzelnen Schaltungen die Besonderheiten ihrer Übertragungseigenschaften und ihre Nachteile kurz erörtert, wobei ihre Wirkungsweise allgemein als bekannt vorausgesetzt wird. Die Schaltungen der drei Figuren arbeiten auf der Grundlage der Differentialschaltung und zeigen demzufolge die gleiche Grundstromkreisform. Das differentialgeschaltete Empfangsrelais A im Amt gibt die in der Teilnehmerstelle Tn durch den Sendekontakt SK der Fernschreibmaschine als Stromunterbrechungen erzeugten Signale über die Anschluß leitung Ltg an den mit Doppelstrom be-♦5 triebenen Fernleitungskreis FL weiter, während das Senderelais B die vom Fernleitungskreis FL kommenden Zeichen zum Empfangsmagneten BM der Fernschreibmaschine des TeilnehmersT« überträgt. In Fig. ι ist die in Deutschland übliche sogenannte Unterbrechungsschaltung wiedergegeben, bei der die Anschlußleitung Ltg bei Zeichensendung in der Richtung zum Teilnehmer Tn durch Unterbrechung stromlos gemacht wird. In der in der 1 Figur dargestellten Ruhelage liegt die Leitung Ltg mit ihren Adern a, b über den Leitungsergänzungswiderstand RL, den Relaisanker b in seiner Trennlage Γ und die Leitungswicklung/ des RelaisA an Spannung der Telegrafenbatterie TB und ist auf Grund ihrer Eigenkapazität elektrisch aufgeladen. Wird das B-Relais von den aus dem Fernleitungskreis a_v b₁ kommenden Doppelstromzeichen gesteuert, so legt im Takt dieser Zeichen sein Anker b um. Bei jedem Umlegen des Ankers b von der Trennlage T in die Zeichenlage Z wird der Linienstromkreis der Anschlußleitung Ltg unter- 6g brachen. Der Anker α des Empfangsrelais bleibt dabei in Trennlage, weil während der Zeichenlage des Ankers b über den Widerstand Rh ein Ersatzstromkreis für den Linienstromkreis mit den gleichen Stromverhältnissen geschaffen wird. Die durch die Leitungsunterbrechung herbeigeführte Leitungsentladung kann sich ausschließlich nur in einer Richtung, nämlich über die Teilnehmerstelle von der positiv geladenen &-Ader über Empfänger EM und geschlossenen Sendekontakt SK der Fernschreibmaschine zur α-Ader ausgleichen. Die Ausschaltvorgänge der Stromschritte klingen dadurch verzögert ab und rufen bei langen Anschlußleitungen eine erhebliche Verzerrung für den Fernschreibempfänger hervor. Die Schaltung kann daher gegenüber anderen Schaltungen dieser Art übertragungsmäßig nicht allzu große Reichweiten zwischen Teilnehmer Tn und Amt überbrücken. Aus den gleichen Überlegungen ist die Anwendung von stromabflachenden Mitteln nur mit Einschränkung möglich.

In Fig. 2 ist die in Ruhelage dargestellte sogenannte amerikanische Kurzschlußschaltung gezeigt, bei der im Gegensatz zur Unterbrechungsschaltung nach Fig. ι die Anschlußleitung Ltg durch Kurzschluß stromlos gemacht wird, wenn Zeichen in der Richtung zur Teilnehmerstelle Tn gesendet werden. Im Ruhezustand liegt die Leitung wiederum mit ihren Adern a, b über den Leitungsergänzungswiderstand RL, den Relaisanker b in seiner Trennlage T und die Leitungswicklung I des Relais A an Spannung der Telegrafenbatterie TB und ist elektrisch aufgeladen. Von der Fernleitung a_v b_t ankommende Doppelstromzeichen werden vom B-Relais aufgenommen und mit seinem Anker b übertragen. Bei jedem Umlegen des Ankers b von der dargestellten Trennlage T in die Zeichenlage Z wird der Linienstromkreis kurzgeschlossen. Da hierbei zugleich die im Linienstromkreis liegende Leitungswicklung I des Empfangsrelais A stromlos wird, wird durch Umpolung des Stromflusses in der Nachbildwicklung II des ^-Relais auch während der Dauer der Zeichenlage des.B-Relais die trennseitige Erregung des ^!-Relais aufrechterhalten.

Die durch den Kurzschluß der Leitung Ltg herbeigeführte Leitungsentladung kann sich im Gegensatz zur Schaltung nach Fig. 1 sowohl in Richtung zur Teilnehmerstelle Tn als auch in Richtung zum Amt ausgleichen. In Richtung zum Amt verläuft der kapazitive Entladestromstoß der Leitung von der positiv geladenen δ-Ader über den Relaisanker b in Zeichenlage Z und die Leitungswicklung I des yi-Reläis zur ß-Ader, und zwar im Sinn einer zeichenseitigen Erregung des .^-Relais. Bei größeren Kabelleitungslängen kann die Entlade- iao amplitude so groß werden, daß sie die Trennerregung in der Nachbildwicklung II überwiegt, wodurch das yi-Relais kurzzeitig anspricht. Es treten auf diese Weise unerwünschte Rückschläge auf das ^-Relais auf, die Textverstümmlungen zur Folge haben.

Fig. 3 zeigt eine neuerdings angewendete Weiterbildung der Kurzschlußschaltung, die die Folgen der Leitungsentladung mittels Sperrzellen bekämpft. Der Mehraufwand hierfür ist allerdings sehr ins Gewicht fallend, und außerdem ist die Schaltung hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Leitungsführung unübersichtlich. Das ^4-Relais ist mit fünf Wicklungen versehen. Die windungs- und widerstandsgleichen Wicklungen I und II sind Leitungswicklungen, die Wicklung III ist die Nachbildwicklung, und die Wicklungen IV und V sind Hilf swicklungen. Der das ^4-Relais trennseitig erregende Linienstrom fließt über die Wicklung II und die Sperrzelle 511. Der Weg über die Wicklung I ist für diese Stromrichtung durch die vorgeschaltete Sperrzelle SI gesperrt. Die Leitung ist elektrisch aufgeladen. Beim Umlegen des Relaisankers b in die Zeichenlage Z, also bei Kurzschluß der Leitung, wird die Leitungsentladung nach beiden Richtungen herbeigeführt. In Richtung zum Amt verläuft der zum Linienstrom entgegengesetzte Entladestrom von der positiv geladenen ö-Ader über die Sperrzelle SI und die Wicklung I des yf-Relais. Die Wicklung I ist. so gepolt, daß der Entlade-Stromstoß im Sinn einer trennseitigen Erregung wirkt. Es besteht also nicht die Gefahr, daß das „^-Relais fehlerhaft anspricht.

Beim Sendevorgang vom Teilnehmer zum Amt zeigt die Schaltung nach Fig. 3 jedoch noch folgende sich nachteilig auswirkenden Erscheinungen. Wenn der Sendekontakt SK der Fernschreibmaschine den Einfachstromkreis unterbricht, soll die Trennerregung des yi-Relais möglichst schnell abklingen, damit das Relais durch die zeichenseitige Erregung in der Nachbildwicklung III unverzüglich in die Zeichenlage umlegen kann. Die in den Wicklungen I und II entstehenden Selbstinduktionsspannungen können sich aber in gleichem Sinn über die Sperrzellen SI und SII ausgleichen und ver-Ursachen ein verzögertes Abklingen der Trennerregung. Zur Vermeidung von dadurch entstehen-■ den Einschwingverzerrungen muß die Abklingzeit in bestimmten Grenzen gehalten werden. Dementsprechend muß die Zeitkonstante der Wicklungskreise bemessen werden. Das bedeutet, daß bei gegebener Induktivität des verwendeten Relaistyps die Wicklungswiderstände entsprechend groß gewählt werden müssen. Dies führt jedoch für die Schaltung zu einem fühlbaren Verlust an überbrückbarer Leitungslänge.

Die Erfindung schlägt eine Schaltung vor, die für Übertragungsvorgänge der beschriebenen Art die vorstehend geschilderten Nachteile bekannter Fernschreibanschlußschaltungen vollständig vermeidet. Sie erreicht dies dadurch, daß der Sendeschalter bei Signalübertragung in der ihm zugeordneten Richtung in seiner Arbeitslage durch Berührung seines beweglichen Kontaktgliedes b mit dem entsprechenden Gegenkontakt Z die Leitung Ltg, α und b unter Umgehung der vorher, d. h. in seiner Ruhelage im Leitungsstromkreis liegenden Empfangsrelaiswicklung AI kurzschließt und gleichzeitig über den kurzschließenden Gegenkontakt Z und einen in der Ruhelage mittels des anderen Gegenkontaktes T überbrückten Leitungsersatzwiderstand Rh einen Haltestromkreis für die genannte Empfangsrelaiswicklung AI herstellt. Eine nach diesem Grundgedanken arbeitende Fernschreibanschlußschaltung führt sämtliche übertragungstechnischen Probleme einer einwandfreien Lösung zu. Sie zeichnet sich gegenüber den bekannten Schaltungen dieser Art durch einfachen und klaren schaltungstechnischen Aufbau aus, wobei der geringe Aufwand von Schaltmitteln besonders ins Auge fällt.

In der anliegenden Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Ruhelage dargestellt. Der Einfachstromkreis der Anschlußleitung liegt über den in Trennlage T befindlichen Senderelaisanker b, Spule 5¹ seiner im Bedarfsfall eingeschalteten Abflachkette, Leitungsader b, Empfänger EM und Sendekontakt SK der Fernschreibmaschine, Leitungsader a, Leitungsergänzungswiderstandi?Lund Leitungswicklung I des Empfangsrelais A an der Spannung der Telegrafenbatterie TB. Die Leitungswicklung I des Empfangsrelais A bewirkt durch den Betriebslinienstrom eine Durchflutung bestimmter Größe im Sinn einer trennseitigen Erregung. Die Nachbildwicklung II liegt wie bei der bekannten Schaltung nach Fig. 1 unabhängig vom go Ankerkontakt b über einen veränderbaren Nachbildwiderstand RN dauernd an der den beiden Stromkreisen gemeinsamen Batteriespannung. Der Nachbildstrom gibt der Wicklung II eine Durchflutung im Sinn einer zeichenseitigen Erregung. Die Durchflutung der Wicklung I überwiegt jedoch die Durchflutung der Wicklung II, so daß der Anker α Trennlage hat. Das Empfangsrelais A steuert mit seinem Anker α Doppelstromzeichen auf den Eingang a₂, b₂ des Relaisabschlusses einer Fernleitung FL bzw. einer Vermittlungsanlage. Das Senderelais B hingegen empfängt die vom Relaisabschluß O₁, b_t der Fernleitung bzw. der Vermittlungsanlage ankommenden Doppelstromzeichen.

Werden nun von der Teilnehmerstelle Tn aus Zeichen gesendet, so wird der Einfachstromkreis Ltg durch den Sendekontakt SK der Fernschreibmaschine impulsweise unterbrochen und geschlossen. Bei jeder Unterbrechung des Linienstromes bringt die zeichenseitige Erregung der Nachbildwicklung II das Empfangsrelais A in die Zeichenlage. Die abstandsgetreue Zeichenwiedergabe des ^4-Relais ist dabei in bekannter Weise nicht nur vom Durchflutungsverhältnis seiner beiden Wicklungen, sondern auch von der Zeitkonstanten des Fernschreibkreises abhängig. Die Ankerhubzeit des yi-Relais ist bei Erregung der Linienwicklung I wegen der verhältnismäßig großen Induktivität des Empfangsmagneten EM der Fernschreibmaschine größer als bei entgegengesetzter Ankerbewegung durch Wirkung der Nachbildwicklung II. Zum Angleichen der Relaiszeitwerte wird bei konstanter Durchflutung der Linienwicklung I das Durchflutungsverhältnis der Wicklungen I und II durch den regelbaren Nachbildwiderstand RN so eingestellt, daß praktisch eine

verzerrungsfreie Zeichenübertragung durch das ^i-Relais gewährleistet wird. Die abstandsgetreue Zeichenwidergabe des ^-Relais wird, wie bei den Schaltungen nach den Fig. ι und 2, außerdem durch die ihm parallel geschaltete bekannte Kondensatorwiderstandsanordnung CR begünstigt. Sie bildet mit der Relaisinduktivität einen Schwingkreis, der dem Stromverlauf im yl-Relais die für seine günstigste Arbeitsweise erforderlichen symmetrischen Ein- und Ausschwingvorgänge verleiht. Dadurch wird erreicht, daß die Zeichenverzerrung der von der Teilnehmerstelle zum Amt gesendeten Zeichen für große Reichweiten, auch bei in die Leitung geschalteten Abflacheinrichtungen, auf so kleine Werte gebracht werden kann, daß am Eingang des meist aus mehreren Abschnitten bestehenden Telegrafierkanals die Zeichen praktisch verzerrungsfrei sind.

Von der Fernleitung a_v ^₁ kommende Doppelstromzeichen werden vom S-Relais aufgenommen und mit seinem Relaisanker b auf den Fernschreibkreis übertragen. Bei jeder Kontaktberührung des Relaisankers b mit dem Zeichenkontakt Z wird der Einfachstromkreis durch Kurzschluß stromlos gemacht. Gleichzeitig stellt der Relaisanker b auf die Dauer seiner Zeichenlage über den kurzschließenden Kontakt einen Haltestromkreis für die Wicklung I des Empfangsrelais A vom Pluspol der Batterie TB über den Haltewiderstand Rh, Relaisanker b in Zeichenlage Z, Wicklung I des ^4-Relais nach dem Minuspol der Batterie her. Der in diesem Stromkreis fließende Haltestrom entspricht nach Richtung und Stärke dem Betriebslinienstrom, so daß die trennseitige Erregung des ^ί-ReIais aufrechterhalten bleibt. Auch während der Ankerumschlagzeit des Senderelais B bleibt die Trennlage des Ankers α erhalten, weil erstens der die Linienwicklung I des yi-Relais durchfließende Linienstrom nicht unterbrochen, sondern durch den während dieser Zeit in den Linienstromkreis geschalteten Haltewiderstand Rh nur etwa auf die • Hälfte der Betriebsstromstärke vermindert wird und zweitens darüberhinaus die Linienwicklung I des -4-Relais während der Ankerhubzeit zugleich noch von dem Entladestromstoß des Schwingkreiskondensators C in gleicher Stromrichtung durchflossen wird.

Die durch den Kurzschluß der Anschlußleitung während der Zeichenlage des Relaisankers b herbeigeführte Leitungsentladung verläuft nicht über die Wicklungen des Empfangsrelais A₃ so daß dadurch die betriebsstörenden Rückschläge auf das ^-Relais vermieden werden. Aus dem gleichen Grunde können ohne Bedenken auch stromabflachende Mittel in den Leitungszug geschaltet werden. Dies ist von großer Wichtigkeit, wenn es gilt, das von den Telegrafierzeichen auf benachbarte Fernsprechleitungen verursachte Übersprechen auf ein zuverlässiges Maß zu bringen. Da sich die Leitungsentladungen, insbesondere in längeren Leitungen, bei denen sich RL dem Wert Null nähert, im wesentlichen in Richtung zum Amt und nur in sehr geringem Maße zur Teilnehmerseite hin ausgleichen, zeigen die Stromimpulse im Empfangsmagneten EM der Fernschreibmaschine rasch ab- klingende Ausschaltvorgänge. Es wird damit ein großer von der Leitungslänge in weiten Grenzen unabhängiger Empfangsstellerbereich des Fernschreibempfängers erreicht.

Weiterhin ermöglicht die neuartige Lage der Kontaktanordnung des B-Relais in einfacher Weise die Steuerung z. B. eines oder mehrerer der Verbindungssteuerung dienenden Relais. Die Steuermöglichkeit solcher Relais ist in Fig. 5 angedeutet. Bei Trennlage des Relaisankers b erhält die Wicklung I des L-Relais volle Erregung. Bei Zeichenlage wird die Wicklung LI nahezu kurzgeschlossen, wodurch eine fast völlige Entregung des L-Relais eintritt. In der verhältnismäßig hochohmigen Wicklung LI verbleibt nur eine kleine Resterregung, da ihr die Wicklung I des ^4-Relais parallel geschaltet ist, die vom Haltestrom über den Haltewiderstand Rh durchflossen wird. Diese Resterregung bewirkt eine Vergrößerung der Abfallzeit des L-Relais und kann bei der Bemessung des Relais leicht in Rechnung gesetzt werden. Der Einfluß der Resterregung kann aber auch mittels einer an Stelle des Leitungsersatzwiderstandes Rh eingesetzten Hilfswicklung II des L-Relais mit entsprechender Polung ausgeglichen werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, an Stelle des Leitungsersatzwiderstandes Rh ein weiteres der Verbindungssteuerung dienendes Relais V in Reihe zur Kompensationswicklung LII zu schalten.

Der Erfindungsgedanke ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel in Fig. 4 nicht beschränkt. Es ist z. B. ohne weiteres möglich, die geschilderte Zeichenübertragung auf einer einadrigen Anschlußleitung mit Erde als Rückleitung zu betreiben. Es ist dann gemäß der Erfindung der Relaisanker b lediglich mit der Leitungsader und der Zeichenkontakt Z mit Erde zu verbinden. Erfahrungsgemäß arbeitet die Schaltung in dieser Betriebsweise mit der gleichen Übertragungsgüte wie bei doppeladrigem Betrieb. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einadrigem Betrieb mit Erde als Rückleitung zeigt Fig. 6.

Claims (6)

1. PATENTANSPBÜCHE:

   i. Abschlußschaltung für wechselseitig in beiden Richtungen mit Einfachstrom betriebene Signalstromkreise (Doppelleitung oder Einfachleitung mit Erde als Rückleitung) mit einem vorzugsweise differentialgeschalteten, zweckmäßig gepolten Empfangsrelais für die über den Signalstromkreis ankommenden Signale und einem die Signalübertragung in entgegengesetzter Richtung rückkopplungsfrei steuernden Sendeschalter, der vorzugsweise durch ein gepoltes Senderelais betätigt wird, insbesondere für den amtsseitigen Abschluß von Fernschreibteilnehmerleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeschalter bei Signalübertragung in der ihm zugeordneten Richtung in seiner Arbeitslage durch Berührung seines beweglichen Kontaktgliedes (&) mit dem entsprechenden

   Gegenkontakt (Z) die Leitung (Ltg, α und b) unter Umgehung der vorher, d. h. in seiner Ruhelage im Leitungsstromkreis liegenden Empfangsrelaiswicklung (A I) kurzschließt und gleichzeitig über den kurzschließenden Gegenkontakt (Z) und einen in der Ruhelage mittels des anderen Gegenkontaktes (T) überbrückten Leitungsersatzwiderstand (Rh) einen Haltestromkreis für die genannte Empfangsrelaiswicklung (Al) herstellt.
2. 2. Abschlußschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (Lt%, α und b) zwischen dem beweglichen Kontaktglied (b) des Sendeschalters und dem seiner Arbeitslage entsprechenden Gegenkontakt (Z), der Leitungsersatzwiderstand (Rh) zwischen dem beweglichen Kontaktglied (b) und dem der Ruhelage entsprechenden Gegenkontakt (T) und die Leitungswicklung des Empfangsrelais (AI) in Reihe mit der Signalstromquelle (TB) zwischen den beiden Gegenkontakten (Z, T) angeschlossen ist.
3. 3. Abschlußschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Leitungswicklung (AI) des Empfangsrelais eine im Lokalstromkreis über einen Nachbildwiderstand (RN) konstant erregte weitere Wicklung (A II) vorgesehen ist.
4. 4. Abschlußschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsersatzwiderstand (Rh) ganz oder teilweise durch eine Wicklung eines der Verbindungssteuerung dienenden Steuerrelais ersetzt ist.
5. 5. Abschlußschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem bewegliehen Kontaktglied (b) des Sendeschalters und dem Verbindungspunkt der Signalstromquelle (TB) mit der Leitungswicklung (A I) des Empfangsrelais eine Wicklung (I) eines der Verbindungssteuerung dienenden Steuerelais (L) angeschlossen ist.
6. 6. Abschlußschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerrelais (L) eine im Stromkreis des Leitungsersatzwiderstandes (Rh) liegende Gegenwicklung (II) besitzt, die den bei Berührung des beweglichen Kontaktgliedes (b) mit dem der Arbeitslage entsprechenden Gegenkontakt (Z) durch die Hauptwicklung (LI) fließenden Reststrom kompensiert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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