<Desc/Clms Page number 1>
Relaislose Teilnehmerschaltung für Fernmelde-, insbesondere
Fernsprechanlagen
Relaislose Teilnehmerschaltungen dienen dem Zweck, mit möglichst geringem Aufwand amtsseitig den Zustand der Teilnehmerschleifen zu überwachen und bei Änderung dieses Zustandes, also Eintreten und Beendigung des Schleifenschlusses, die jeweils erforderlichen Schaltvorgänge zu veranlassen. Ausge- wertet werden kann in einer solchen Teilnehmerschaltung der bei Schleifenschluss fliessende Strom selbst oder eine durch diesen Stromflu3 bedingte Verlagerung des Potentials einer oder beider Leitungsadern.
Die Teilnehmerschaltung muss eine sichere Unterscheidung zwischen geöffneter und geschlossener Teilnehmerschleife bei möglichst geringer Dämpfung der über diese Schleife geführten Sprechwechselspannung gewährleisten, was für sich eine hohe Ansprechempfindlichkeit erfordert. Anderseits muss sie aber gleichzeitig möglichst unempfindlich gegen Störungen sein, die durch Einkopplung von Fremdspannungen auftreten können. Teilnehmerschleifen sind in verschiedenen Ausführungen bereits bekannt.
In der deutschen Patentschrift Nr. 1029422 ist eine relaislose Teilnehmerschaltung beschrieben, die einen Übertrager mit zwei symmetrischen Primärwicklungen aufweist. Diese beiden Wicklungen sind jeweils zwischen den einen Pol der Amtsbatterie und eine der beiden Adern der Schleife geschaltet. Der Übertrager, der mit einem Weicheisenkern ausgestattet ist, wirkt differenzierend und erzeugt bei Änderung des Zustandes der Teilnehmerschleife, also beim Schliessen oder Öffnen, in seiner Sekundärwicklung einen Impuls. Ausgewertet wird hier also die Änderung des Schleifenstromes. Der bei Schleifenschluss auftretende Impuls wird zur Zündung einer Gasentladungsröhre verwendet, die auf eine Anlassschaltung für Anrufsucher einwirkt. Diese Anordnung ist weitgehend unempfindlich gegenüber den genannten Störungsmöglichkeiten.
Ungünstig jedoch ist der gerade bei Teilnehmerschaltungen sehr ins Gewicht fallende Aufwand von einem Übertrager und einer Gasentladungsröhre mit den zugehörigen Schaltmitteln und der hohe Spannungsbedarf. Ausserdem ist diese Anordnung nicht in der Lage, Schleifenöffnungen, wie sie z. B. bei der Impulswahl auftreten, auszuwerten.
In der deutschen Patentschrift Nr. 1001335 ist eine relaislose Teilnehmerschaltung beschrieben, die zwar mit geringem Aufwand auskommt, aber gegenüber den genannten Störungen, insbesondere gegen Nebenschlüsse der Adern, wenig betriebssicher erscheint. Diese Teilnehmerschaltung weist einen Übertrager auf, dessen Eisenkern eine ausgeprägte Hysteresisschleife besitzt und durch eine Vorspannung in den einen Sättigungsbereich gesteuert wird. Eine Eingabewicklung dieses Übertragers ist über einen Vorwiderstand zwischen die eine Ader der Teilnehmerschleife und ein festes Potential geschaltet, womit also eine unsymmetrische und daher störungsanfällige Potentialauswertung stattfindet.
Bei durch Schleifenschluss erfolgender ausreichender Potentialverlagerung der zur Auswertung herangezogenen Ader wird der Übertrager in den andern Sättigungsbereich gesteuert und kann nun durch die Impulse eines eigenen Impulsgenerators laufend abgefragt werden.
In der Deutschen Auslegeschrift Nr. 1026370 ist ebenfalls eine relaislose Teilnehmerschaltung beschrieben, die einen Übertrager enthält, dessen Eisenkern eine ausgeprägte Hysteresisschleife aufweist. Die Eingabewicklung dieses Übertragers ist in Reihe mit der einen Hälfte der leitungsseitigen Wicklung des Leitungsübertragers und mit einem Widerstand in die eine Leitungsader eingefügt. Durch eine Vormagnetisierungswicklung wird eine bestimmte Sättigung des Eisenkerns eingestellt. Bei Schleifenschluss fliesst unter dem Einfluss von Richtleitern, deren Fluss- und Sperrverhalten vom Spannungsabfall des Lei-
<Desc/Clms Page number 2>
tungsstromes am genannten Widerstand abhängt, in der Vormagnetisierungswicklung kein Strom mehr, womit nun die Vormagnetisierung des Eisenkerns durch den in der Eingabewicklung fliessenden Schleifenstrom bestimmt wird.
Die Dimensionierung dieser Anordnung ist so gewählt, dass sich die Sättigung des Eisenkerns in Abhängigkeit vom Schleifenzustand stets innerhalb desselben Sättigungsbereiches ändert, womit also kein Übergang in den andern Sättigungsbereich stattfindet. Dieses Verhalten ist durch die Art der Ab- fragung des Eisenkerns des Übertragers bedingt und erfordert, abgesehen vom Aufwand an Richtleitern und der geringen tatsächlich ausgenützten Stromänderung im Vergleich zur eigentlich vorhandenen Stromänderung, ein sehr genaues Einstellen eines bestimmten Leitungsstromes. Damit durfte es unerlässlich sein,
EMI2.1
ser Anordnung zu sehen.
Inder Deutschen Auslegeschrift Nr. 1041098 ist eine weitere relaislose Teilnehmerschaltung beschrie- ben, deren Übertrager einen Eisenkern mit ausgeprägter Hysteresisschleife besitzt. Bei dieser Anordnung istdie Eingabewicklung des Übertragers über Vorwiderstand in Reihe mit der Amtsbatterie parallel zur leitungsseitigen, kapazitiv unterteilten Wicklung des Leitungsübertragers geschaltet. Über eine zusätzliche
Wicklung kann der Eisenkern in den einen SÅattigungsbereich gesteuert werden. Öffnen und Schliessen der Leitungsschleife haben jeweils einen Übergang in den andern Sättigungsbereich zur Folge, was mit guter Auswertbarkeitgleichbedeutend ist.
Ungünstig ist jedoch die durch die einzige Eingabewicklung bedingte unsymmetrische Einfügung der Amtsbatterie, die Störspannungen sich voll auswirken lässt. Ausserdem muss hinsichtlich der Dimensionierung des Vorwiderstandes ein Kompromiss zwischen niedrig zu haltender Dämpfung der Sprechwechselspannung und gross zu haltender Stromänderung bei Änderung des Schleifenzustandes geschlossen werden, der nach beiden Seiten hin eine optimale Dimensionierung nicht gestattet.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die bekannten Anordnungen die eingangs genannten Anforderungen an relaislose Teilnehmerschaltungen, nämlich gleichzeitig bestmögliche Stromauswertung, kleinstmögliche Dämpfung der Sprechwechselspannung und höchstmögliche Unempfindlichkeit hinsichtlich der genannten Störungsmöglichkeiten, stets nur teilweise erfüllen und dass jeweils mindestens einer dieser Gesichtspunkte zugunsten eines andern hintangesetzt ist.
Demgegenüber erfüllt die relaislose Teilnehmerschaltung gemäss der Erfindung die angeführten Forderungen gleichzeitig. Sie ist jedoch im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager mit einer gleichstromdurchflossenen, einen bestimmten Sättigungsfluss erzeugenden Vormagnetisierungswicklung, zwei zwischen die beiden Pole der Amtsbatterie und die kapazitiv zusammengeschalteten Enden der beiden leitungsseitigen Wicklungen des Leitungsübertragers geschalteten und bei Schleifenstrom einen dem Sättigung flués der Vormagnetisierungswicklung entgegengesetzten Sättigungsfluss erzeugenden Eingabewicklungen, einer während eines Abfrageimpulses den von den Eingabewicklungen gegebenenfalls erzeugten Fluss aufhebenden Fluss erzeugenden Abfragewicklung und einer Ausgabewicklung ausgestattet ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer Teilnehmerschaltung gemäss der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, dieinihrem oberen Teil die Anordnung und im unteren Teil ein die Betriebsweise veranschaulichendes Diagramm der magnetischen Verhältnisse zeigt.
Die auf Schleifenschluss zu überwachende Leitung 1 ist wie üblich an die galvanisch unterteilte und kapazitiv geschlossene Primärwicklung des Leitungsübertragers Ü2 geführt. Als Teilnehmerschaltung dient der Übertrager Ül, dessen Eisenkern eine ausgeprägte Hysteresisschleife besitzt. Dieser Übertrager hat zwei untereinander gleiche Eingabewicklungen el und e2. Jede dieser beiden Wicklungen ist zwischen je einen Pol der Amtsbatterie und eines der an den Kondensator angeschalteten Enden der unterteilten Wicklung des Leitungsübertragers Ü2 geschaltet. Eine Vormagnetisierungswicklung v ist in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand R ebenfalls an die Amtsbatterie geschaltet. Im weiteren ist eine Abfragewicklung f vorgesehen, die an eine Impulsquelle geführt ist.
Zur Abnahme des durch Auswertung des Schleifenzustandes erhaltenen Signals dient eine Ausgabewicklung a.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist aus dem anliegenden Diagramm zu ersehen, das die (idea-
EMI2.2
Bei offener Leitungsschleife und damit fehlendem Leitungsstrom in den Eingabewicklungen el und e2 ist nur die durch die Vormagnetisierungswicklung v erzeugte Magnetisierung Hv wirksam, die den Eisenkernindeneinen, im Diagramm den negativen Sättigungsbereich steuert und ihn auf den Arbeitspunkt Al einstellt. Die Magnetisierung, die durch die Abfragewicklung f gegebenenfalls zugeführte Impulse erzeugt wird, hatdie gleiche Richtung wie die Vormagn < : tisierung. Wird nun bei offener Leitungsschleife der Abfragewicklung f ein solcher Impuls i zugeführt, so steuert er den Eisenkern im gleichen Sättigungsbereich
<Desc/Clms Page number 3>
stärker aus.
In der Ausgabewicklung tritt damit nur ein zu vernachlässigender Impuls auf, der lediglich auf die Abweichung der tatsächlichen Hysteresisschleife von der idealen Rechteckform zurückzuführen ist.
Bei geschlossener Leitungsschleife werden die beiden, gleiche Magnetisierungen erzeugenden Einga- bewicklungen el und e2 vom Leitungsstrom durchflossen. Da die von ihnen gemeinsam erzeugte Magneti- sierung Hs der durch die Vormagnetisierungswicklung v erzeugten Magnetisierung Hv entgegengesetzt ge- richtet ist, befindet sich der Eisenkern im andern, hier positiven Sättigungsbereich im Arbeitspunkt A2.
Wird nun der Abfragewicklung f wieder ein Impuls zugeführt, so steuert dieser den Eisenkern in den nega- tiven Sättigungsbereich. Nach Abklingen dieses Impulses i kehrt der Eisenkern unter dem Einfluss der durch den Leitungsstrom erzeugten Magnetisierung Hs wieder in den Arbeitspunkt A2 im positiven Sättigungsbe- reich zurück. Bei diesem zweimaligen Wechsel der Sättigung werden dei beiden steilen Äste der Hystere- sisschleife durchlaufen und dadurch in der Ausgabewicklung a nacheinander ein negativer und ein positi- ver Impuls erzeugt. Das Auftreten dieser Impulse wird als Kriterium für das Fliessen des Leitungsstromes, also für Schleifenschluss ausgewertet.
Beim Schliessen und Öffnen der Schleife wird in der Ausgabewicklung a jeweils ein einzelner Impuls erzeugt, da in beiden Fällen jeweils ein steiler Ast der Hysteresisschleife durchlaufen wird. Da diese Im- pulse jedoch in keiner Beziehung zu den Abfrageimpulsen stehen, können sie ohne Schwierigkeit von den durch die Abfrageimpulse ausgelösten Impulse unterschieden werden und geben keinen Anlass zu fehlerhaf- ter Auswertung.
Die vorstehende Beschreibung von Anordnung und Wirkungsweise lässt ersichtlich werden, dass und in welcher Weise die eingangs genannten Anforderungen ausnahmslos erfüllt werden.
Durch die Einfügung der Eingabewicklung el und e2 in die Leitungsschleife steht der Leitungsstrom in voller Grösse für die Magnetisierung des Eisenkerns zur Verfügung, was zu einer weitgehenden Aussteuerung ohne Berücksichtigung enger Toleranzen führt, ohne dass, um die gleiche Magnetisierung mit ihren
Vorteilen zu erhalten, fertigungstechnisch ungünstige Wicklungen mit vielen Windungen erforderlich sind.
Enge Toleranzen sind auch deswegen nicht erforderlich, weil nur die beiden Sättigungsbereiche selbst eine Rolle spielen, nicht aber die Lage der Arbeitspunkte Al und A2 innerhalb dieser Sättigungsbereiche. Der Hauptvorteil liegt jedoch darin, dass infolge der vollen Symmetrie der Anordnung von aussen in die Lei- tll..'1gsschleife eingekoppelte Störspannungen sich hinsichtlich der Magnetisierung des Eisenkerns volkom- men aufheben und damit nicht zu Fehlauswertungen führen. Einfluss auf die Magnetisierung des Übertragers Ül können nur noch Unsymmetrien der Leitung l, des Leitungsübertragers Ü2 und des Übertragers Ül der Teilnehmerschaltung ausüben. Solche an sich in der Regel schon sehr kleine Unsymmetrien haben effektiv eine Verlagerung der Arbeitspunkte Al und A2 zur Folge.
Der Arbeitspunkt Al kann in Richtung einer Verringerung der Vormagnetisierung Hv verlegt werden. Eine Fehlauswertung würde jedoch nur dann eintreten, wenn diese Verlagerung bereits zu einem Kippen in den andern Sättigungsbereich führt. Das könnte jedoch nur bei sehr starker Unsymmetrie überhaupt der Fall sein und kann dann durch eine Änderung der Vormagnetisierung Hv durch die Vormagnetisierungswicklung v ausgeglichen werden. In Fällen, in denen die Möglichkeit starker Unsymmetrie besteht, kann der die Grösse der Vormagnetisierung festlegende Widerstand R einstellbar gemacht werden. Der Arbeitspunkt A2 kann durch die genannten Unsymmetrien in Richtung stärkerer Aussteuerung im Sättigungsbereich verschoben sein.
Die zulässige obere Grenze ist dadurch gegeben, dass der Abfrageimpuls i noch in der Lage sein muss, den Eisenkern in den negativensättigungsbereich zu steuern. Das besagt, dass durch geeignete Wahl der Impulse diese zulässige Grenze sehr weit hinausgeschoben werden kann, womit Unsymmetrien durchaus zu beherrschen sind.
Um die durch die Teilnehmerschaltung bedingte Einfügungsverluste möglichst klein zu halten, ist es zweckmässig, ihr eine den Scheinwiderstand erhöhende Drossel vorzuschalten. Diese Drossel ist ebenfalls symmetrisch auszuführen ; ihre beiden Wicklungen sind zwischen den Eingabewicklungen el und e2 des Übertragers Ül und die zugehörigen Pole des Übertragers Ü2 einzufügen.
Der Übertrager Ül des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels weist eine einzige Abfragewicklung f auf und der dieser Wicklung zugeführte Impuls i ist für sich schon gegebenenfalls in der Lage, den Eisenkern vom positiven in den negativen Sättigungsbereich zu kippen. Stattdessen können auch zwei getrennte Abfragewicklungen vorgesehen werden, von denen jede die Hälfte der Magnetisierung der ur- sprünglich einzigen Wicklung aufbringt. Ein Abfragen der Teilnehmerschaltung findet dann nur statt, wenn beiden Abfragewicklungen gleichzeitig entsprechende Impulse zugeführt werden.
Dieser geänderten Anordnung ist im Falle einer grösseren Zahl von Teilnehmerschaltungen der Vorzug zu geben, da sie die An- ordnung der ÜbertragerderTeilnehmerschaltungen in einer Matrix ermöglicht, bei der die ersten Abfragewicklungen zu Zeilen und die zweiten Abfragewicklungen zu Spalten zusammengefasst sind.