Obwohl auf beliebige Tonrufsignalisierungen anwendbar, wer- den die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegen- de Problematik in bezug auf eine Tonruf-Signalisierung für ein Haustelefon erläutert.

Um eine fehlerfreie Signalisierung des Tonrufs zu gewähr- leisten, sind bestimmte Forderungen an eine Tonrufsignali- sierung gestellt. Zum einen soll erst ab einer bestimmten Mindestaussteuerung (Pegelbedingung), zum andern nur auf Anregungen in einem festen Frequenzfenster (Frequenz- bedingung), eine Signalisierung erfolgen.

Das Einhalten der Pegelbedingung wird in der Regel von der Hardware gewährleistet, die Einhaltung der Frequenzbedin- gung hingegen ist Aufgabe der Software. Ein Nichteinhalten einer oder beider Bedingungen führt zu einer falschen Ruf- signalisierung (z. B. keine oder verspätete Signalisierung bei gültigem Rufsignal, Rufsignalisierung ohne Rufspannung,

usw.).

Überlagerte Störungen der Rufwechselspannung haben einen großen Einfluß auf ein korrektes Arbeiten der Tonruf- Frequenzerkennung. Ein Erkennen von gestörten Frequenzen ist jedoch kein triviales Problem.

Fig. 3 zeigt eine Illustration zur Ableitung eines ZC- Signals (ZC = Zero Crossing) aus der erfaßten Tonrufspan- nung.

In Fig. 3 ist die Zeit t auf der x-Achse aufgetragen und die Tonrufspannung UT bzw. das ZC-Signal ZC auf der y- Achse. Die Tonrufspannung UT wird in diesem Fall als reine Sinus-Wechselspannung (durchgezogene Linie in Fig. 3 oben) angenommen.

Um eine Tonruf-Frequenzerkennung zu ermöglichen, wird die gleichgerichtete Tonrufspannung UT (gestrichelte Linie in Fig. 3 oben) an einen nicht dargestellten Komparator ange- legt. Der Ausgang des Komparators ist mit einem Prozessor verbunden, der das ZC-Signal verarbeitet.

Wie gezeigt, führt der Komparator einen Vergleich der gleichgerichteten Tonrufspannung UT mit einer Schwelle S durch. Jedesmal wenn die gleichgerichtete Tonrufspannung UT diese Schwelle ansteigend durchläuft, hat das ZC-Signal ei- ne abfallende Flanke. Bei jedem darauffolgenden Nulldurch-

gang hat das ZC-Signal eine ansteigende Flanke. Hier ist also eine gewisse Hysterese eingebaut.

Die Frequenz f des Tonrufsignals ergibt sich in diesem ein- fachen Fall als t* = 1/2f, wobei t* der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden ansteigenden bzw. abfal- lenden Flanken des ZC-Signals ist.

Fig. 4 zeigt eine Illustration eines ZC-Signals ohne Stö- rung mit unterschiedlicher Amplitude des Tonrufsignals.

Wie Fig. 4 entnehmbar, ist je nach Lage der Komparator- schwelle S bzw. Signalaussteuerung des Tonrufsignals das Tastverhältnis des ZC-Signals höchst unterschiedlich.

Da jedoch, um die Periodendauer bzw. Frequenz f zu messen, üblicherweise immer auf die steigende oder fallende Flanke des ZC-Signals getriggert wird, ist eine Bestimmung der Frequenz f unabhängig vom Tastverhältnis des ZC-Signals möglich.

In realen Systemen muß damit gerechnet werden, da$ das Ton- rufsignal keine reine Sinusschwingung ist, sondern periodi- sche und/oder aperiodische Überlagerungen aufweist. Diese Überlagerungen machen sich insbesondere dann bemerkbar, wenn die Amplitude der Störung gruger als die Hysterese der ZC-Erkennungsschaltung ist.

Ein Maß für die Unempfindlichkeit gegen solche Störungen ist die Fremdsignal-Störfestigkeit. Ein Überlagern von Stö- rungen über das ZC-Signal führt zu Signalverläufen, die in Fig. 5 für ein gestörtes ZC-Signal mit unterschiedlichem Tastverhältnis gezeigt sind.

Eine möglichst schnelle Auswertung solcher gestörter ZC- Signale ist nicht trivial. Um die Grundschwingung zu ermit- teln, müssen die Störungen ignoriert werden. Bei einem un- günstigen Tastverhältnis sind aber Störimpulse und Nutzsi- gnal nicht mehr zu unterscheiden.

Bekannt sind Systeme, die Impulse oder Impulsgruppen aus- blenden. Diese haben einerseits den Nachteil, daß zusätzli- che Ressourcen (z. B. zweite Zeitbasis zum Ausblenden der Störungen) benötigt werden. Andererseits nehmen solche Sy- steme eigentlich eine Art Unterabtastung des ZC-Signals durch Ausblendung bestimmter Zeitbereiche vor. Ist dabei das ausgeblendete Zeitintervall, im Vergleich zu den zu messenden Zeiten, nicht mehr vernachlässigbar, treten MeS- fehler auf.

Dies ist in Fig. 6 illustriert, welche Fehler beim Entstö- ren des ZC-Signals aufzeigt, die durch einfaches Ausblenden der Störungen entstehen. Der ausgeblendete Zeitbereich ist dabei grau schraffiert. Tu bezeichnet das Meßintervall.

Im Fall a) von Fig. 6 liegt ein ZC-Signal ohne Störungen vor, die Tonruffrequenz f wird richtig bestimmt.

Im Fall b) von Fig. 6 liegt ein ZC-Signal mit Störungen vor, die Tonruffrequenz f wird richtig bestimmt.

Im Fall c) von Fig. 6 liegt ein ZC-Signal ohne Störungen vor, die Tonruffrequenz f wird nicht richtig bestimmt, da hier Teile des Nutzsignals fälschlicherweise ausgeblendet werden. Mit anderen Worten wird ein ungestörtes ungültiges Signal fälschlicherweise als gültig bestimmt.

Als nachteilhaft bei den obigen bekannten Ansätzen hat sich also die Tatsache herausgestellt, daß eine zuverlässige Entstörung nicht in allen Fällen möglich ist.

VORTEILE DER ERFINDUNG Das erfindungsgemäße Tonruf-Frequenzbestimmungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die entsprechende Tonruf-Frequenzbestimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 5 wei- sen gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, daß trotz hochfrequenter Störungen auf dem ZC-Signal eine zuverlässige Entstörung möglich ist im Gegensatz zu bekannten Ausblendverfahren.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee be- steht darin, daß jedes Zeitintervall zwischen einer abfal- lenden und ansteigenden Flanke des ZC-Signals ausgewertet wird und anhand einer Grenzwertes ein Bewertungsstart-so- wie Bewertungsstopp-Zeitpunkt bestimmt, wobei das so ermit-

telte Bewertungsintervall ein Maß für die gesuchte Frequenz ist.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbil- dungen und Verbesserungen des betreffenden erfindungsgemä- ßen Gegenstandes.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird ein Überwa- chungszeitfensters für die Frequenzbestimmung festgelegt und geschieht ein Abbrechen der Messung, falls die seit der Bewertungsstartzeit gemessene Zeit außerhalb des Überwa- chungszeitfensters liegt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der Zeitdauer-Grenzwert als Konstante festgelegt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird für den Zeitdauer-Grenzwert ein größtmöglicher Wert festgelegt, mit dem der Versuch der Festlegung der Bewertungsstartzeit be- gonnen wird. Dieser Wert wird nach einem vorbestimmten A1- gorithmus verkleinert, wenn nach einer bestimmten Zeit kei- ne Bewertungsstartzeit festlegbar ist.

ZEICHNUNGEN Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er- läutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine Illustration einer Ausführungsform des er- findungsgemäßen Verfahrens in Anwendung auf ein gestörtes ZC-Signal mit unterschiedlichem Tastverhältnis ; Fig. 2 ein Zustandsdiagramm der Ausführungsform des er- findungsgemäßen Verfahrens nach Fig. 1 ; Fig. 3 eine Illustration zur Ableitung eines ZC-Signals (ZC = Zero Crossing) aus der erfaßten Tonrufspan- nung ; Fig. 4 eine Illustration eines ZC-Signals ohne Störung mit unterschiedlicher Amplitude des Tonrufsi- gnals ; Fig. 5 eine Illustration eines gestörten ZC-Signals mit unterschiedlichem Tastverhältnis ; und Fig. 6 eine Illustration zum Problem, welche Fehler beim Entstören des ZC-Signals durch einfaches Ausblen- den der Störungen entstehen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.

Fig. 1 zeigt eine Illustration einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Anwendung auf ein gestörtes ZC-Signal mit unterschiedlichem Tastverhältnis.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Bestimmung der Grundwelle nicht einzelne Zeitbe- reiche ignoriert, sondern alle Teilereignisse berücksich- tigt. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Störungen, wel- che dem ZC-Signal überlagert sind, hochfrequenter als die zu bestimmende Frequenz f sind.

Mit anderen Worten findet ein ständiges Messen der jeweili- gen Zeitdauer zwischen den benachbarten steigenden und fal- lenden Flanken des ZC-Signals statt. Aus diesen Teilereig- nissen wird dann die Frequenz der Grundschwingung abgelei- tet. Die Ausführungsform setzt voraus, daß die Richtung der Flanke (fallend bzw. steigend) des ZC-Signals zum Erzeugen eines Interrupts, sukzessive umgestellt werden kann.

Die Zeitdauern der einzelnen Teilmessungen mi, mj werden mit einem vorgegebenen bei diesem Beispiel konstanten Grenzwert tg verglichen. Ist die Zeitdauer einer Teilmes- sung größer als der Grenzwert tg, liegt die Startbedingung vor, d. h. es wird eine Bewertungsstartzeit t1 festgelegt,

wenn eine gemessene Zeitdauer größer oder gleich dem Zeit- dauer-Grenzwert tg ist, wobei die Bewertungsstartzeit (tl) der Zeitpunkt der folgenden Flanke ist. Gleichzeitig wird die Phasenlage des ZC-Eingangssignals bestimmt werden (O" = l (ow) oder"1"= h (igh)). In Fig. la) und lb) ist diese Phasenlage"0", und in Fig. lc) ist sie"1".

Die Stoppbedingung ist der übernächste lange ZC-Signal- zyklus mit der gleichen Phasenlage. Es wird also eine Be- wertungsstoppzeit t2 festgelegt, wenn eine gemessene Zeit- dauer mit gleichem ZC-Signalwert zum übernächsten Mal grö- ßer oder gleich dem Zeitdauer-Grenzwert tg ist, wobei die Bewertungsstoppzeit t2 der Zeitpunkt der folgenden Flanke ist.

Der Timer bzw. Zeitgeber, von dem alle Zeiten abgeleitet werden, läuft nach der Startbedingung frei. Die Zeit, die der Timer für einen Durchlauf benötigt, muß dabei griser sein als das Uberwachungsfenster für das ZC-Signal, welches sich durch eine untere Zeitgrenze Tu und eine obere Zeit- grenze To definieren last.

Werden in diesem Uberwachungsfenster keine weiteren Inter- rupts detektiert, wird der MeSvorgang abgebrochen und die Meßfunktion wieder in den Grundzustand versetzt (d. h. die Frequenz ist sehr klein).

Das Bestimmen der gesuchten Frequenz f geschieht anhand der gemessenen Zeitdifferenz zwischen der Bewertungsstartzeit t1 und der Bewertungsstoppzeit t2, wobei gilt 1/f = 12-tri.

Zur Bestimmung von tg zweckmäSige Parameter sind beispiels- weise : Komparatorschwelle ein (Von) 17.5 V Komparatorschwelle aus (Voff) 6.5 V minimale Frequenz (fmin) 20 Hz maximale Frequenz (fmax) 60 Hz Störspannung (UST) 6 Vs Rufspannung (UR) 32 Vett Fig. 2 zeigt ein Zustandsdiagramm der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Fig. 1.

In Fig. 2 bezeichnet I eine Initialisierungsroutine, um in das System in einen Grundzustand G zu versetzen. Ausgehend davon wird das Zeitintervall zwischen den benachbarten steigenden und fallenden Flanken des ZC-Signals gemessen, bis ein Intervall mit t größer gleich tg gefunden ist.

Dann wird der Timer zur einer Bewertungsstartzeit t1 ge- startet (START), welche der Zeitpunkt der folgenden Flanke ist.

Zur Bewertungsstoppzeit t2, wenn eine gemessene Zeitdauer mit gleichem ZC-Signalwert zum übernächsten Mal größer oder

gleich dem Zeitdauer-Grenzwert tg ist, wobei die Bewer- tungsstoppzeit t2 der Zeitpunkt der folgenden Flanke ist, wird der Timer wieder gestoppt.

Die verschiedenen Zeitpunkte zu denen eine gemessene Zeit- dauer größer oder gleich dem Zeitdauer-Grenzwert tg ist, sind dabei mit I, II und III bezeichnet. Die linke Schleife ist für den Fall einer L-Anfangsphase, die rechte für den Fall einer H-Anfangsphase. Die jeweilige Schleife mit der Bezeichnung 1) bedeutet, da$ entweder die Zeit-oder die Phasenbedingung nicht erfüllt ist.

Ist das gemessene Zeitintervall T innerhalb des erlaubten Zeitfensters [Tu, To], ist die daraus ermittelte Frequenz f gültig, und das System kehrt in den Grundzustand G zurück.

Anderenfalls geht das System zurück zum Zustand I.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise mo- difizierbar.

Der Parameter tg kann bei kleinen Messbereichen wie beim obigen Beispiel als Konstante festgelegt werden. Die Zeit- intervalle des ungestörten Signalanteils bei höchster gül- tiger Frequenz fmax müssen größer sein als tg. Bei größeren Messbereichen und konstantem ZC-Eingangssignal (d. h. die Frequenz ändert sich nicht während der Messung) kann die Messung mit gröStmöglichem tg begonnen werden. Wird keine Startbedingung gefunden, wird der Parameter tg solange ver- kleinert, bis eine Startbedingung gefunden wird.