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Schaltungsanordnung für Teilnehmerstellen in Fernmelde-, insbesondere
Fernsprechanlagen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Teilnehmerstellen, die an eine zentrale Anlage angeschaltet sind und über eine Anschlussleitung gespeist werden. Die Teilnehmerstellen enthalten einen
Wechselstrom-Signalgenerator. der von dieser Leitung gespeist und über einen Gleichrichterkreis, der am
Ausgang eines selektiven Signalempfängers angeschaltet ist, gesteuert wird, wenn über die Leitung eine
Frequenz empfangen wird, die sich von der durch den Generator erzeugten Frequenz unterscheidet.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits in der franz. Patentschrift Nr. 1. 172. 052 beschrieben.
Diese Schaltungsanordnung ist insbesondere auf den Ruf von Teilnehmerstellen einer elektronischen Ver- mittlungsanlage bezogen. Ein geeigneter Ton, z. B. 3 000 Hz, wird mit einer tiefen Frequenz, z. B. 20 Hz, unterbrochen und als Rufsignal verwendet. In der Teilnehmerstelle wird dieses Signal gleichgerichtet und zur Steuerung eines mit dem üblichen elektromechanischen Wecker in Reihe geschalteten Transistorschalters ausgenutzt. Die Rufleistung wird dem Ruforgan aus der an der Teilnehmerleitung liegenden Gleichspannung der Zentrale zugeführt.
Diese bekannte Schaltungsanordnung hat den wesentlichen Vorteil, dass das Rufsignal über das Sprechnetz erfolgen kann, da in einem elektronischen Vermittlungssystem die Kontakte in den Sprechleitungen durch Transistoren od. ähnl. Bauelemente mit begrenzter Schaltleistung gebildet sind. Im Prinzip genügt ja bereits eine kleine Rufleistung, die in der Teilnehmerstelle gleichgerichtet und zur Steuerung der Rufempfangsschaltung verwendet wird. Der Transistor in der Teilnehmerstelle kann als Schalter angesehen werden, der durch das gleichgerichtete Rufsignal gesteuert wird oder als Verstärker für das gleichgerichtete Rufsignal. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Versorgungsspannung über zwei Wicklungen des Leitungsübertragers dauernd angeschaltet bleiben kann.
Bei einer andern bekannten Schaltungsanordnung wird das Rufsignal über einen linearen Transistorverstärker in der Teilnehmerstelle verstärkt und erzeugt über einen elektroakustischen Wandler ein hörbares Signal. Bei dieser Schaltungsanordnung treten zwei Schwierigkeiten auf. Alle Knacke und Geräusche auf der Leitung werden durch den Transistorverstärker ebenfalls verstärkt und in Schall umgewandelt ("Mäuse-Effekt"). Aus Stabilitätsgründen ist die Verstärkung des Verstärkers begrenzt. Diese Schwierigkeiten zu beseitigen ist nicht einfach, und in diesem Zusammenhang wird auf einen Artikel von L. A.
Meacham, J. R. Power und F. West in Bell System Technical Journal, März 1958, S. 339-360, hingewiesen. Obwohl durch sorgfältigen und aufwendigen Aufbau des Wandlers eine günstige mechanische und akustische Resonanzcharakteristik erreicht werden kann, ist die elektrische Wirksamkeit noch ziemlich unbefriedigend.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, muss eine Pegelschwelle vorgesehen werden, so dass niedrige Störpegel nicht zum akustischen Wandler gelangen können. Daraus ergibt sich jedoch der Nachteil, dass Signalenergie verlorengeht. In dieser Hinsicht bietet die Anordnung nach der oben erwähnten franz. Patentschrift den Vorteil, dass die Schwelle durch den elektromechanischen Wecker selbst gebildet wird, so dass eine grosse elektrische Wirksamkeit erreicht wird. Da das Signal auch nicht zur direkten Erzeugung von Schall verwendet wird, hat man in der Wahl der Signalfrequenz mehr Freiheit und kann sich an die Übertragungsbedingungen besser anpassen.
Die Schaltungsanordnung nach der franz. Patentschrift hat jedoch den Nachteil, dass der Wirkungsgrad
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der Energieumwandler sehr klein ist. Dies trifft in erster Linie den elektromechanischen Wecker. Um die
Verluste beim Laden und Entladen des Kondensators über den Transistorschalter möglichst klein zu hal- ten, muss der Weckerstromkreis auf die Ruffrequenz, z. B. 20 Hz, abgestimmt sein. Dies erfordert grosse
Werte an L und C. Ausserdem tritt eine hohe 25 Hz-Komponente auf der Leitung auf, so dass darüber zu- sätzliche Verluste auftreten.
Ein Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung für Teilnehmerstellen an- zugeben, das einen hohen Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung besitzt, demnach einfach und anpas- sungsfähig ist und besonders aber nicht ausschliesslich für elektronische Vermittlungsanlagen eingesetzt werden kann, wo die Rufleistung über die Sprechwege begrenzt ist.
Die zu Beginn der Beschreibung beschriebene Schaltungsanordnung für Teilnehmerstellen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstromgenerator in der Teilnehmerstelle als ein Ausgangssignal konstan- ter Amplitude abgebender Tonfrequenzoszillator ausgebildet ist, dessen Schwingfähigkeit vom Auftreten einer einem bestimmten Schwellenwert überschreitenden Gleichspannung abhängig gemacht ist.
Es ist dazu noch zu bemerken, dass Tonfrequenzoszillatoren schon für die Verwendung in Teilnehmer- stellen vorgesehen worden sind. Diese Oszillatoren speisen einen elektroakustischen Wandler, wenn aus der Anlage ein Rufsignal übertragen wird. Eine derartige Schaltungsanordnung ist z. B. in der USA-Patent- schrift Nr. 2, 916, 558 beschrieben,'wobei das Augenmerk besonders darauf gerichtet ist, das Mikrophon für die Rufzwecke zu verwenden. Der Tonfrequenzoszillator der Teilnehmerstelle wird hiebei durch den niederfrequenten Rufwechselstrom gesteuert, deren Leistungsbetrag den Wert übersteigt, der über die Tor- schaltungen im Sprechkreis gesendet werden kann.
Wird für die Steuerung des Transistoroszillators Gleich- spannung verwendet, dann müssen in der Zentrale Schaltmittel vorgesehen werden, die die Anschaltung der Gleichspannung an die Anschlussleitung vornehmen, u. zw. nur dann, wenn die Teilnehmerstelle ge- rufen wird. Der Transistoroszillator würde sonst dauernd schwingen. In elektronischen Vermittlungsanla- gen mit individuellen Leitungsübertragern, z. B. wie in der oben erwähnten franz. Patentschrift angege- ben ist, ist die Übertragung von zusätzlichen Gleichstromzeichen zur richtigen Steuerung des Transistor- oszillators nicht mehr möglich.
In Abweichung von diesen zwei Möglichkeiten zur Speisung eines Transistoroszillators der Teilnoh- merstelle benötigt die Anordnung nach der Erfindung nur eine sehr kleine Leistung, die ohne weiteres über die Torschaltungen des Sprechkreises gesendet werden kann. Die Gleichspannung zur Speisung des Oszillators liegt dauernd an der Anschlussleitung.
Ein anderes Merkmal der Erfindung liegt darin, dass die Einschaltung des Transistoroszillators durch Gleichrichtung einer geeigneten Tonfrequenz, z. B. 800 Hz, erfolgt. Die Aussendung dieser Tonfrequenz erfolgt in kurzen Halbperioden einer niederen Frequenz. In den andern Halbperioden ist das Signal unterbrochen, so dass ein geeignetes Rufsignal für die Teilnehmerstellen erhalten wird.
Während des Rufes wird bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung der Tonfrequenzoszillator dennoch Gleichstrom in einer Art"Ein"-"Aus"-Betrieb aus der Anlagenbatterie entnommen. Bei dem oben erwähnten Signalrhythmus wird der Oszillator abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Dadurch entstehen wesentliche Gleichspannungsschwankungen an den übrigen Teilelementen der Stationsschaltung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Transistoroszillator über einen Tiefpass oder ein Siebglied, bestehend aus Parallelkondensator und Serieninduktivität, an die Anschlussleitung angeschaltet.
Der Parallelkondensator dient dazu, dass Gleichspannungsschwankungen nicht an der Leitung auftreten und die Serieninduktivität verhindert, dass keine Signalenergie für den selektiven Ruf über den Parallelkondensator abgeleitet wird. Das Siebglied stellt. ausserdem sicher, dass die Spannung des Oszillators nicht zur Zentrale zurückgesendet wird.
Dazu ist noch zu bemerken, dass es bekannt ist, zwischen Leitung und Oszillator ein Siebglied einzuschalten (vgl. USA-Patentschrift Nr. 2, 761, 909). Dieser Filter enthält jedoch einen Serienkondensator zur Gleichstromtrennung. In diesem Falle ist ein Gleichstromfluss verhindert.
Im Anrufzustand und nach der Meldung des Teilnehmers unterscheidet sich der Schleifenstrom sehr stark, da der Oszillator während des Rufes nur geringen Gleichstrom aus der Anlagenbatterie entnimmt. Der Anstieg des Schleifenstromes beim Abheben des Handapparates kann daher als Meldezeichen unterschieden werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung beinhaltet das Rufsystem einen durch Impulse geschalteten Oszillator mit einem sehr hohen Ausgangswiderstand. Der Oszillator enthält ein aktives Verstärkerelement mit drei Elektroden, z. B. einen Transistor. Eine Elektrode, z. B. die Basis, ist mit einem Pol eines abgestimmten passiven Dreipol-Rückkopplungskreises verbunden. Ein zweiter Pol des passiven Kreises ist über
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ein erstes Koppelglied mit einem Pol des Verstärkers und über ein zweites Koppelglied mit der zweiten
Elektrode, z. B. des Emitters, des Verstärkerelementes verbunden. Ein Koppelglied wird durch den se- lektiven Rufempfänger so gesteuert, dass der Gleichrichterkreis am Ausgang des Signalempfängers den Zu- stand von mindestens einem der beiden Koppelglieder verändert.
Die Gleichspannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode des Verstärkerelementes wird so beeinflusst, dass die Verstärkereinrichtung vom ge- sperrten in den leitenden Zustand übergeht. Die dritte Elektrode des Verstärkerelementes und der dritte
Pol des Rückkopplungskreises sind über einen Schallwandler mit der Anschlussleitung verbunden.
Der Oszillator, wie er oben beschrieben ist, ist aus der belgischen Patentschrift Nr. 582243 zu ent- nehmen. Er bietet die beachtlichen Vorteile, dass der Resonanzkreis von der Leitung entkoppelt ist, so dass
Frequenz und Ausgangsamplitude der erzeugten Spannung durch die Leitungseigenschaften nicht beeinflusst werden. Der Gleichstrom-Ausgangswiderstand kann ausserdem sehr hochohmig sein. Die Steuerung des
Oszillators, die vom Signalgleichrichterkreis ausgeht, ist sehr einfach und lässt sich mit weniger zusätz- lichen Elementen realisieren.
Im Ruhezustand fliesst über den Oszillator nur ein kleiner Gleichstrom, da der als aktives Element verwendete Transistor gesperrt ist. Während des Rufzustandes wird ein kleiner Betrag der gleichgerichte- ten Rufspannung den Transistor leitend machen, so dass die Schwingung eingeleitet wird.
In manchen Fällen, insbesondere bei elektronischen Vermittlungssystemen, ist vorgesehen, den Mi- krophon-Speisestrom erheblich herabzusetzen. Daher ist der Spielraum zur Unterscheidung der Zustände der geöffneten Schleife während des Signalzustandes und der geschlossenen Schleife nach der Teilnehmer- meldung stark eingeengt.
Aus diesem Grund sieht die USA-Patentschrift Nr. 2, 916, 558 ein Rufquittungszeichen vor, das angibt, dass die Teilnehmerstelle tatsächlich gerufen wurde.
Es ist Gegenstand der Erfindung, eine solche Schaltungsanordnung mit Rufquittungszeichen anzugeben. Der Ausgang des Oszillators, der den Schallwandler speist, isterfindungsgemäss vor dem Tiefpass an die Leitung angekoppelt, so dass ein Teil der erzeugten Tonfrequenzspannung über die Leitung zur Zentrale rückführbar ist.
Dies stellt eine sehr wirksame und einfache Lösung dar, da sich die erzeugte Frequenz von der ankommenden aktivierenden Ruffrequenz unterscheidet. Der selektive Empfangskreis und der Tiefpass verhindern unerwünschte Rückwirkungen von dem Oszillatorausgang, die sonst dazu führen könnten, dass der Oszillator weiterschwingt, auch wenn das steuernde Rufsignal aufhört.
Die erwähnten Merkmale zeigen klar die Vielseitigkeit der Schaltungsanordnung nach der Erfindung.
Verschiedene weitere Merkmale werden am besten an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Transistoroszillator für eine Teilnehmerstelle, der durch den von der Zentrale ausgesendeten Rufstrom gesteuert und durch eine dauernd angelegte Gleichspannung aus der Zentrale gespeist wird.
Fig. 2 stellt eine Abwandlung des Stromkreises nach Fig. 1 dar und ermöglicht auch Signale, insbesondere Wählsignale zur Zentrale zu übertragen und Fig. 3 ist eine zweite Abwandlung des Ausführungbeispieles nach Fig. 1 mit den Möglichkeiten, den Teilnehmer zu rufen, die Teilnehmer-Meldung wechselstrommässig zu überwachen und auch den abgehenden Rufzustand auf derselben Basis zu erkennen. Die Signalisierung soll bei einem perfekten Schutz gegen Sprachbeeinflussung erfolgen und stets derselbe Tonfrequenzoszillator mit zu einem Transistor verwendet werden.
In Fig. 1 ist eine Teilnehmerstelle mit dem als Block SUB dargestellten üblichen Teil gezeigt. Dieser Teil ist über die Arbeitsseite des Hakenumschaltekontaktes Hl mit den mit + und-bezeichneten Leitungsanschlüssen verbunden. Diese Anschlüsse sind, wie zu ersehen, auf zwei parallelgeschaltete Teile geführt, den Tonfrequenzoszillator OSC und den abgestimmten Signalempfänger REC, der in Abhängigkeit von einem auf der Leitung ankommenden Signal entsprechender Frequenz ein Gleichspannungssignal abgibt, über das der Oszillator dann zum Schwingen gebracht wird.
Befindet sich die Leitung im Ruhestand, dann ist in der Zentrale die Versorgungsspannung dauernd angelegt und der Stationsschaltung zugeführt. Diese Spannung greift über das Siebglied durch und gelangt zum Oszillatorkreis. Es fliesst über die Ruheseite des Kontaktes Hl, die Induktivität Ll und verschiedene Teile des Oszillators OSC ein Strom.
Der Oszillator ist im Prinzip ein emittergekoppelter Generator, wie in der belgischen Patentschrift Nr. 582243 beschrieben ist. Der Emitter des p-n-p-Transistors ist über den Gleichrichter Gl und den Emitterwiderstand Rl mit dem Plusleiter verbunden. Das obere Ende des Sparübertragers Tl liegt am Verbindungspunkt des Widerstandes RI mit der Induktivität Ll. Das untere Ende des Sparübertragers ist über den Kondensator C2 mit der Basis des Transistors TR verbunden. Über die gesamte Wicklung des Sparüber-
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nähert sinusförmig wird. Der Kondensator C4 kann entfallen, z. B., wenn der Schallwandler S mechanisch und bzw. oder akustisch auf die Frequenz des Oszillators abgestimmt ist.
Der Oszillator OSC enthält ein dreipoliges Verstärkerelement, z. B. einen Transistor, dessen Emitter und Basis mit zwei Polen eines dreipoligen passiven Rückkopplungskreises, bestehend aus den Elementen
Tl, C3, Rl und R2, verbunden sind. Die dritten Pole beider Einheiten, d. i. der Kollektor des Transistors
TR und der obere Anschluss des Sparübertragers Tl, sind über den Schallwandler S mit der Leitung verbun- den. Ein Oszillator dieser Art hat den besonderen Vorteil, dass eine hohe Entkopplung zwischen dem Kol- lektor und den andern Elektroden des Transistors, an die der abgestimmte Kreis Tl, C3 angeschaltet ist, erreicht wird. Auch der Gleichstromausgangswiderstand eines derartigen Oszillators ist sehr gross.
Das be- deutet, dass der Oszillator im Ruhezustand sehr wenig Strom benötigt und seine Eigenschaften durch die
Leitungscharakteristik nicht stark beeinflusst wird. Darauf ist bereits in der belgischen Patentschrift beson- ders hingewiesen und die Arbeitsweise und die Vorteile dieses Oszillators eingehend erläutert worden.
Es besteht in der Wirkungsweise jedoch ein wesentlicher Unterschied, wenn der Verbindungspunkt der
Widerstände Rl und R2 nicht direkt mit dem Emitter des Transistors TR verbunden ist, sondern über ein erstes Koppelglied auf den Emitter und über ein zweites Koppelglied auf die Basis geführt ist. Das erste
Koppelglied zum Emitter enthält den Gleichrichter Gl, der so gepolt ist, dass über den Widerstand R3 zwi- schen Emitter und Minusleiter ein Strom fliesst. Auf der andern Seite ist der Verbindungspunkt der Wider- staande l und R2 über den Widerstand R4 und den Gleichrichter G2 mit der Basis des Transistors TR ver- bunden. Die Basis von TR ist über den Widerstand R5 an den Minusleiter der Anschlussleitung angeschaltet.
Der Widerstand R4 und den Gleichrichter G2 sind Teile des abgestimmten Gleichrichterkreises REC, der über die Ruheseite des Hakenumschaltekontaktes Hl direkt an der Leitung liegt. Dieser Kreis ist über die Primärwicklung des Übertragers T2, die Induktivität L2 und den Kondensator C5 mit dem Minusleiter verbunden. Die Sekundärwicklung des Übertragers T2 ist über gleichgepolte Gleichrichter G3 und G4 am Verbindungspunkt von Widerstand R4 und Gleichrichter G2 angeschaltet. Der andere Anschluss des Wider- standes R4 liegt an der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung. Schliesslich ist noch der Kondensator C6 parallel zum Widerstand R4 geschaltet.
Daraus ist zu ersehen, dass die Einheit REC mit dem Serienresonanzkreis L2, C5 bei einer bestimmten
Signalfrequenz anspricht und an den Widerstand R4 ein Gleichspannungssignal mit der in Fig. 1 gezeigten Polarität abgibt. Dadurch wird der Gleichrichter G2 gesperrt. Der Serienresonanzkreis L2, C5 enthält eine getrennte Übertragungswicklung T2. Der Übertrager T2 ist Bestandteil des Gleichrichterkreises. Da dieser Übertrager nur wenig belastet ist, lässt sich bei sorgfältiger Auslegung zusammen mit einem Kondensator bereits eine gute Resonanz erreichen.
Kommt über die Leitung keine Signalfrequenz an, dann fliesst durch den Widerstand R4 ein Strom. der durch die Gleichspannung am Verbindungspunkt der Widerstände Rl und R2, dem Minuspotential, dem Gesamtwiderstand der mit R4 in Reihe liegt, dem Gleichrichter G2 in Durchlassrichtung und dem Widerstand R5 bestimmt ist. Es fliesst anderseits auch ein Strom über den Gleichrichter Gl, der ebenfalls in Durchlassrichtung eingeschaltet ist, und den Widerstand R3. Die Wahl der verschiedenen Widerstände und Gleichrichter (besonders Durchlasskennlinie) G l und G2 kann so erfolgen, dass am Emitter des Transistors ein Potential auftritt, das negativer ist als an der Basis.
Da es sich um einen p-n-p-Transistor handelt, ist dieser normalerweise gesperrt und der Oszillator kann nicht schwingen, obwohl die Gleichspannung dauernd angeschaltet bleibt.
Dieser Gleichstrom kann sehr klein sein, z. B. 1 mA. Nimmt man an, dass die Widerstände R3, R4, R5 z. B. 50 Q, 2400 Q und 1 Mn betragen und als Gleichrichter Gl und G2 die Typen OA5 und OA85 verwendet werden, dann fliessen über den Zweig mit dem Gleichrichter G2 etwa 50 p. A, da der Hauptwiderstand'R5 des Zweiges etwa 20mal so gross ist, wie der Widerstand R3 des andern Zweiges. Infolge der un- terschiedlichen Durchlasskennlinie der beidenGleichrichter Gl und G2 erhält man eine negative Vorspannung des Emitters von 200 bis 300 mV, die das Anschwingen des Oszillators sicher verhindert.
Wird die Signalfrequenz über die Leitung übertragen, dann liefert REC ein Gleichspannungssignal am Widerstand R4, das dem Stromfluss über den Gleichrichter G2 entgegenwirkt und so gross ist, dass letzterer gesperrt und der Transistor leitend wird. Der Oszillator beginnt zu schwingen, u. zw. unter denselben Bedingungen für Frequenz- und Amplitudenstabilität wie beim Oszillator in der oben erwähnten belgischen Patentschrift.
Bei den aufgeführten Werten der Bauelemente wird eine Empfindlichkeit erreicht, die so gross ist, dass
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bei einem ankommenden Rufsignal von 0, 5 V der Oszillator mit voller Amplitude schwingt. Die Selekti- vität des Schwingkreises L2, C5 und des Schwingkreises Tl, C3 machen die Anordnung unempfindlich auf kurze Knacke und Störgeräusche. Die Einstellung der Ansprechschwelle kann durch die Bemessung des Wi- derstandes R5 erfolgen.
Um eine Rufüberwachung zu erhalten, kann das vom Oszillator OSC erzeugte Signal durch einfache
Umgehung des Siebgliedes Ll, Cl direkt auf die Leitung gegeben werden. Durch die verschiedene Wahl der Frequenzen für den Resonanzkreis L2, C5 und den Oszillator besteht keine Gefahr, dass der Generator weiterschwingt, wenn das Rufsignal abgeschaltet wird. Hebt der gerufene Teilnehmer seinen Handapparat ab, wobei die Kontakte des Hakenumschalters umgelegt werden, dann wird die Aussendung des Rufquit- tungszeichens zur Zentrale unterbrochen. In der Zentrale wird dadurch erkannt, dass sich der Teilnehmer gemeldet hat. Die Ruffrequenz wird vorwiegend in den unteren Bereich der maximalen Ohrempfindlichkeit gelegt. Man wählt z. B. 400 Hz und 800 Hz.
Um den Teilnehmer mit einem angenehmen Rufsignal zu rufen, kann man als Rufsignal 400 Hz, im
Rhythmus von zirka 13 Hz unterbrochen, wählen. Das bedeutet, dass der Oszillator in einer Rufperiode von
1 sec nur in jeder zweiten Halbwelle von 30... 40 ms angeschaltet wird. Der Oszillator stellt für die
Batterie eine veränderliche Last dar. Um unerwünschte Spannungsschwankungen über der Leitung zu ver- meiden, ist der Parallelkondensator Cl vorgesehen. Die zwischen Oszillator und Leitung eingeschaltete
Induktivität Ll stellt sicher, dass das Rufsignal in erster Linie dem abgestimmten Rufempfänger REC zu- geleitet wird.
Das Siebglied LI, Cl ist also erforderlich. In Fig. 1 ist durch eine gestrichelte Linie eine Lösung an- gedeutet, die sicherstellt, dass die erzeugte Frequenz zur Zentrale zurückübertragen wird. Zwischen Kol- lektor des Transistors TR und der Ruheseite des Hakenumschaltekontaktes Hl ist der Kondensator C7 ein- geschaltet. Durch geeignete Wahl des Kondensatorwertes kann der gewünschte Betrag der zur Zentrale ge- sendeten Leistung eingestellt werden.
Der Resonanzkreis L2, C5 bietet ausserdem den Vorteil, dass bei Gesellschaftsleitungen die Teilneh- mer selektiv gerufen werden können. Dazu sind nur verschiedene Ruffrequenzen vorzusehen. Eine Teil- nehmerstelle wird daher nur durch eine bestimmte Ruffrequenz oder-kombination gerufen. Die Schal- tungsanordnung schliesst auch die Möglichkeit ein, verschiedene Klassen von gerufenen Teilnehmern zu identifizieren. Dies gewinnt besonders in elektronischen Vermittlungssystemen an Bedeutung.
In derartigen oder andern Verfahren muss noch die tonfrequente Wahl betrachtet werden. In diesen
Fällen wird man die Nummernscheibe nicht durch einen Tastensatz ersetzen, mit dem die Tonfrequenzgeneratoren gesteuert werden, sondern man benutzt nur die Schleifenunterbrechungen, um einen oder mehrere Tonfrequenzgeneratoren zu steuern.
Die in Fig. 1 gezeigte Oszillatorschaltung erlaubt in einfacher Weise eine derartige Tonfrequenzwahl. Dies wird in Fig. 2 gezeigt.
Aus Fig. 2 ist zu ersehen, dass die wesentlichsten Bauelemente der Anordnung nach Fig. 1 auch für die tonfrequente Wahl mitverwendet werden, insbesondere wird der Rufgenerator auch für die Wahl benutzt.
Fig. 2 verwendet denselben Oszillator OSC und denselben Empfänger REC mit dem Schwingkreis L2, C5. Der Oszillator OSC weist aber noch einen zusätzlichen Abgleichkondensator C8 auf. Wenn der Teilnehmer seinen Handapparat abhebt, dann wird der Oszillator OSC vom Plusleiter der Leitung abgetrennt, u. zw. durch das Umlegen des Kontaktes Hl in die Arbeitslage. Der Oszillator kann so nicht eingeschaltet werden. Durch das Umlegen des Kontaktes H2 wird der Schallwandler S und der Kondensator C4 vom Oszillator abgeschaltet. Der Kollektor des Transistors TR wird über den Widerstand R6 mit dem Minusleiter verbunden. Der Widerstand R6 bildet dabei eine Ersatzlast. Dadurch wird vermieden, dass der Schallwandler bei der Einschaltung des Oszillators unnötigerweise beaufschlagt wird.
Die Einschaltung des Oszillators erfolgt jetzt unter der Steuerung der Nummernschalterkontakte.
Nachdem der Wählton empfangen und mit der Wahl begonnen worden ist, werden die Nummernschalterruhekontakte DON1 und DON2 betätigt. Der erste Kontakt, ein Arbeitskontakt, überbrückt den geöffneten Kontakt Hl, um den Plusleiter mit der Induktivität Ll zu verbinden, so dass der Oszillator OSC mit Gleichspannung versorgt wird. Zu gleicher Zeit wird auch der Kontakt DON2 geöffnet, so dass die Ansteuerung des Oszillators über den abgestimmten Empfänger REC unterbunden ist. Dabei wird der Transistor TR sofort leitend, und der Oszillator erzeugt eine Tonfrequenz, die über den Koppelkondensator C7 auf die Leitung und damit zur Zentrale übertragen wird.
Mit dem Beginn der Nummernschalterbewegung wird der Kontakt DU geschlossen, wodurch die über die Leitung ausgesendete Frequenz durch die Parallelschaltung der Kondensatoren C3 und C8 bestimmt
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wird. Jedesmal, wenn der Kontakt DU öffnet, d. h., sooft ein Impuls gesendet wird, wird die Frequenz des Oszillators erhöht. Die Frequenz wird dann durch den Kondensator C3 allein bestimmt.
Um die Empfänger in der Zentrale gegen Spannungen, die über das Mikrophon ausgesendet werden, zu schützen, müssen Massnahmen vorgesehen werden, damit die Empfänger nur nach dem Kurzschluss des
Mikrophone und bzw. oder der Abschaltung von der Leitung aufnahmebereit geschaltet werden und wieder unwirksam gemacht werden, bevor das Mikrophon wieder eingeschaltet wird. Der Tongenerator wird durch Kontakte des Nummernschalters gesteuert und gleichzeitig wird über weitere Kontakte des Nummernschalters das Mikrophon unwirksam gemacht.
Der Tongenerator OSC in der Teilnehmerstelle erzeugt aus diesem Grunde beim Aufziehen des Nummernschalters ein Vorbereitungssignal, das durch einen Tonfrequenzempfänger in der Zentrale aufgenommen wird. Dieses Zeichen gibt an, dass Wahlimpulse folgen. Beim Zurücklaufen des Nummernschalters in die Ruhestellung wird diese Vorbereitungsfrequenz natürlich auch übertragen. Das Vorbereitungssignal und die Wahlimpulse bei geöffnetem DU Kontakt können in der Zentrale selektiv ausgewertet und durch zwei getrennte Gleichstromausgangssignale dargestellt werden. Das erste Signal tritt bei geschlossener Schleife und das zweite bei geöffneter Schleife auf. Es entstehen also an den beiden Gleichstromausgängen komplementäre Impulse.
Ein Zeitglied kann vorgesehen werden, um das Vorbereitungssignal von falschen Signalen, die über das Mikrophon im Ruhezustand des Nummernschalters auftreten können, eindeutig unterscheiden zu können. Ein derartiges Zeitglied kann nach jeder Schleifenunterbrechung angeschaltet werden, um auch die Impulse messen zu können. Wird der Nummernschalter mechanisch so eingestellt, dass die Zeit zwischen dem letzten Wahlimpuls bis zum Ruhezustand des Nummernschalters grösser ist als die längste auftretende Impulspause, dann kann das Ende einer Wählziffer sicher erkannt werden.
Auf diese Weise ist jede Wahlimpulsserie durch Überwachungssignale einer bestimmten Frequenz eingeschlossen und kann leicht durch ihre Dauer erkannt werden. Die Wahlimpulse weisen eine andere Frequenz auf und können in diesem Zeitraum abgezählt werden. Hängt der Teilnehmer während einer Wahlserie ein, dann wird dies durch den Ausfall beider Gleichstromausgangssignale, die den verschiedenen Frequenzen entsprechen, erkannt. Dadurch wird eine vorzeitige Auslösung durch die normalen Uberwa- chungsorgane eingeleitet.
Daraus ist zu ersehen, dass dieses Wahlverfahren Vorteile aufweist, die auch bei tonfrequenter Tastwahl gegeben sind und in der Teilnehmerstelle kaum ein Aufwand erforderlich ist, da der Rufgenerator für diesen Zweck mitausgenutzt wird.
Die Schaltungsanordnung mit abwechselnd gesendeten Frequenzen, an Stelle von Gleichstromimpulsen, bietet auch den wesentlichen Vorteil, dass die Identifizierung der Teilnehmerstelle in der Zentrale leichter möglich ist. Bei der tonfrequenten Tastenwahl werden z. B. 5 oder 6 Frequenzen bereitgestellt und durch die Übertragung einer bestimmten Anzahl davon, z. B. 2, die verschiedenen Wählziffern und eventuell zusätzliche Signale dargestellt.
Bei dem Verfahren nach Fig. 2 werden die Wählziffern durch die Anzahl der Impulse mit der zweiten Frequenz gekennzeichnet, entsprechend der Betätigung von Kontakt DU. Trotz dieser kleineren Signalgeschwindigkeit ist es möglich, durch Verwendung verschiedener Werte der Kondensatoren C3 und C8 zusätzliche Informationen zu bilden und zu der Zentrale zu Ubertragen. Aus diesem Grunde kann aus der langsamen Signalgeschwindigkeit noch ein Vorteil abgeleitet werden. Verwendet man 6 verschiedene Signalfrequenzen, dann kann man 30 verschiedene Identifizierungszeichen bilden, indem man verschiedene Paare von Frequenzen für die Teilnehmerstellen vorsieht. Diese Methode erlaubt in einfacher Weise, z.
B. bei Gesellschaftsleitungen, die Teilnehmer zu
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können diese Münzen bestimmte Kontakte betätigen, woraus sich eine Änderung einer oder beider Fre- quenzen für den Wahlvorgang ergibt. Es lassen sich noch verschiedene andere Anwendungen für dieses einFache Übertragungsverfahren finden. Die Frequenzen können insbesondere auch zur Bestimmung des geru- Fenen Teilnehmers verwendet werden. Dadurch kann verschiedenen öffentlichen Dienststellen, wie Poli- zei, Feuerwehr usw., Schnellwahl ermöglicht werden. Die Zentralen dieser Dienststellen können, z. B. lurch nur eine Ziffer bestimmter Frequenzkombination, angewählt werden. Es können ausserdem für den lormalen Teilnehmer besondere Tasten vorgesehen werden, um das Paar der auszusendenden Frequenzen abzuändern, so dass z.
B. ein bevorrechtigter Ruf erhalten wird oder die Klasse der Teilnehmerleitung zu ändern, um unerlaubte Gespräche oder unerlaubte Benutzung der Teilnehmerstelle zu verhindern usw.
Durch einen weiteren Nummernschalterkontakt kann ausserdem erreicht werden, dass beide Wahlfreluenzen sich von der Rufquittungsfrequenz, die durch den Kondensator C3 bestimmt ist, unterscheiden.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das nicht nur tonfrequenten Ruf und tonfrequente Wahl er-
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möglicht, sondern auch eine tonfrequente Uberwachung des Schleifenzustandes enthält. Der Widerstand R6 dient, wenn der Handapparat abgehoben ist, wie in Fig. 2 wieder als Ersatzlast für den Transistor. Der
Abgleich des Oszillators OSC bleibt jedoch wie in Fig. 1 für den Rufzustand. An Stelle des Hakenum- schaltekontaktes Hl ist ein Ruhekontakt H3 vorgesehen, der einen Kondensator C9 dem Kondensator C5 parallelschaltet. Der Empfänger REC ist daher verstimmt, bleibt aber nach wie vor mit dem Oszillator
OSC verbunden.
Die Gleichstromversorgung des Oszillators ist wie in Fig. 1, und der Oszillator schwingt normaler- weise nicht infolge des Verhinderungsstromkreises im Empfänger REC. Kommt ein Rufsignal an, dann lie- fert der Empfänger REC ein Ausgangssignal und schaltet den Oszillator ein. Die Frequenz des Rufsignales muss mit der Resonanzfrequenz des Kreises L2, C5, C9 übereinstimmen. Das Rufquittungssignal wird über den Ruhekontakt DON3 des Nummernschalters und den Kondensator C7 zur Zentrale zurückübertragen.
Meldet sich der Teilnehmer, dann wird über den geöffneten Kontakt H3 der Rufempfangskreis geändert, so dass der Empfänger nicht mehr auf das anstehende Rufsignal anspricht. Das Ende des Rufquittungssignales während eines Rufsignales wird in der Zentrale als Teilnehmermeldezeichen ausgewertet. Ändert man die
Ruffrequenz in der Rufpause, dann erhält man eine vollkommene Meldeüberwachung auf Wechselstrom- basis. Dann so, wie bis jetzt beschrieben wurde, lässt sich die Teilnehmermeldung während der Rufpause noch nicht erkennen. In dieser Zeit ist also noch die wechselstrommässige Überwachung erforderlich.
Wird während der Rufpausen eine Frequenz ausgesendet, die mit der Resonanzfrequenz des Kreises L2,
C5 übereinstimmt, dann wird der Oszillator OSC eingeschaltet, sobald der Teilnehmer abgehoben hat.
Wenn das Rufquittungszeichen während eines anstehenden Rufsignales aufhört, dann hat der Teilnehmer abgehoben. Und wenn ein Rufquittungszeichen während der Rufpause einläuft, dann bedeutet dies eben- falls, dass der Teilnehmer sich gemeldet hat.
In diesem Überwachungssystem kann der Oszillator OSC dieselbe Frequenz, die durch C3 bestimmt ist, besitzen. Diese eben beschriebenen Merkmale können auch in Verbindung mit der erwähnten Tonfre- quenzwahl kombiniert werden. Wird ein neuer Ruf erkannt und ein Tonfrequenzempfänger an die Leitung angeschaltet, dann wird, bis der Wahlvorgang beendet ist, ein Überwachungssignal der zweiten oben er- wähnten Frequenz zum rufenden Teilnehmer gesendet. Da der Handapparat abgehoben ist, sind die Kon- takte H2 und H3 geöffnet. Der Empfänger REC spricht also an und schaltet den Oszillator ein, der das
Rufquittungssignal zur Zentrale überträgt, u. zw. über den Weg mit Kontakt DON3. Der Schallwandler S wird durch den Kontakt H2 abgeschaltet. Der Widerstand R6 dient als Ersatzlast.
Ein Wählton aus der Zentrale führt daher zu einem Wählton-Rücksignal zur Zentrale. Beginn der rufende Teilnehmer mit der Wahl, dann werden die Nummernschalterkontakte betätigt. DON3 wird geöffnet, und in der Stationsschaltung SUB wird durch den Arbeitskontakt DON4 durch Kurzschluss des Mikrophons die Beeinflussung durch
Sprache verhindert.
Die Tatsache, dass ein Signal die geschlossene Schleife für eine bestimmte Zeit vor der erstgewählten Ziffer anzeigt, reicht in den meisten Fällen für eine fehlerfreie Arbeitsweise aus. Signalunterbrechungen können nicht auftreten, da das Mikrophon in dieser Zeit kurzgeschlossen ist. Es folgen anschliessend die Wahlimpulse, die in diesem Fall aus der wiederholten Rückübertragung des Wählton-Quittungssignales bestehen. u. zw. immer dann, wenn der Nummernschalter-Impulskontakt geschlossen ist. In Fig. 3 ist dies der Kontakt DI2, der den geöffneten Kontakt DON3 überbrückt. Die Zeit zwischen zwei Wahlserien wird durch das Fehlen des Wählton-Quittungssignales über eine bestimmte Zeit gekennzeichnet. Diese Zeit wird durch das Aussenden des Rücksignales beendet, wenn der Kontakt DON3 zwischen zwei Wahlserien wieder geschlossen ist.
Wenn das Wählton-Quittungssignal eine vorgegebene Zeit überschreitet, dann wertet die Zentrale dies als vorzeitige Auslösung aus.
Eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 3 wird erreicht, wenn der Arbeitskontakt DI2 durch einen Ruhekontakt ersetzt wird. Der Kontakt DON3 kann dann parallel dazu wegfallen und in Reihe mit einem zusätzlichen Abgleich-Kondensator parallel zu C3 geschaltet werden, so wie in Fig. 2 der Nummernschalter-Impulsruhekontakt DU für denselben Zweck verwendet wurde. Auf diese Weise wird das WähltonQuittungssignal in der Frequenz geändert, sobald der Nummernschalter seine Ruhelage verlässt, wobei gleichzeitig das Mikrophon kurzgeschlossen wird. Jeder Wahlimpuls wird als kurze Unterbrechung dieses in der Frequenz geänderten Rücksignales dargestellt.
Der Oszillator kann durch den Nummernschalter-Impulskontakt oder die Kontakte, die das Verlassen der Ruhelage anzeigen, geändert werden. Es ist jedoch auch möglich, unter gemeinsamer Einwirkung aller dieser Kontakte eine Änderung herbeizuführen. Die Betätigung des Kontaktes, der betätigt wird, sobald der Nummernschalter seine Ruhelage verlässt, ändert die erste Frequenz des Oszillators auf eine zweite, während der Impulskontakt die Frequenz des Oszillators wieder auf die erste einstellt. Davon abweichend kann durch den Impulskontakt auch eine dritte Frequenz eingestellt werden.
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Auf diese Weise können, wie bereits früher erläutert, zusätzliche Informationen zur Zentrale übertra- gen werden. Durch die Verwendung von drei verschiedenen Signalfrequenzen während des Wahl ganges und unter der Annahme von 6 zur Auswahl bereitgestellten Frequenzen können 120 verschiedene Signale mit der Information für den gerufenen Teilnehmer parallel übertragen werden. Diese Signale können
Eigenschaften oder Gegebenheiten der Teilnehmerstelle beinhalten.
Das Verfahren nach Fig. 3 kann sowohl für die Überwachung der Teilnehmermeldung als auch zur Er- kennung von neuen Anrufen verwendet werden. Aus der Zentrale kann in regelmässigen Zeitabständen die
Anruffrequenz ausgesendet werden, die der Resonanzfrequenz des Kreises L2, C5 entspricht. Solange der
Handapparat aufgelegt ist, ist durch den Kontakt H3 der Empfänger REC verstimmt. REC spricht auf diese
Anruffrequenz nicht an. Der Oszillator OSC ist gesperrt ; Wird ein Anruf eingeleitet, dann beginnt der
Oszillator sofort zu schwingen und zeigt der Zentrale an, dass ein neuer Anruf ansteht.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung im wesentlichen einen Oszillator enthalten, der dauernd von der Gleichspannung der Zentrale gespeist wird, aber auch unter der dauernden Steuerung von Signalen kleiner Leistung steht, die aus der Zentrale über die Torschaltungen des Sprechkreises übertragen werden. Die Anzahl der Bauelemente ist sehr klein, und ein einziger Oszillator kann für verschiedene Zwecke verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung für Teilnehmerstellen in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, die an eine zentrale Vermittlungsstelle angeschaltet sind und über die Anschlussleitung gespeist werden, einen aus der Versorgungsspannung der Zentrale gespeisten Wechselstromgenerator enthalten, der über einen
Gleichrichterkreis am Ausgang eines selektiven Signalempfängers eingeschaltet wird, und dessen Frequenz sich von der Frequenz der empfangenen Signale unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel- stromgenerator in der Teilnehmerstelle als ein Ausgangssignal konstanter Amplitude abgebender Tonfre- quenzoszillator (OSC) ausgebildet ist, dessen Schwingfähigkeit vom Auftreten einer einen bestimmten
Schwellenwert überschreitenden Gleichspannung am Ausgang eines Signalgleichrichterkreises (REC)
abhängig gemacht ist.