BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Speiseeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art, wie sie beispielsweise in für öffentliche Sprechzellen bestimmte, mit einem Kassiergerät für Gebühren ausgerüstete Telephonstationen verwendet wird und ein Verfahren zum Betrieb der Speiseeinrichtung.
Moderne Telephonstationen weisen neben dem eigentlichen Schaltkreis für die Übermittlung akkustischer Signale auch elektronische logische Schaltungen auf, die ihrerseits eine Vielzahl von Funktionen ausüben. Werden beispielsweise durch die Elektronik zusätzlich elektromechanische Vorrichtungen, die für den Ablauf oder das Zustandekommen einer Übermittlung wesentlich sind, angesteuert und in Bewegung gesetzt, so benötigt der Betrieb der Telephonstation kurzzeitig mehr elektrische Energie, als eine Amtsleitung liefern kann. Telephonstationen dieser Art weisen daher eine Speiseeinrichtung auf, z.B. mit einem internen Energiespeicher, der über eine strombegrenzende Einrichtung aus der Amtsleitung geladen wird. Ein der Speiseeinrichtung vorgeschalteter Gleichrichter in einer Grätz-Brükkenschaltung ermöglicht ein Anschliessen der Amtsleitung ungeachtet der Polarität.
Eine solche Einrichtung ist aus CH-PS 592 989 bekannt.
Energiespeicher für elektronische Verstärker oder elektronische Wahlvorrichtungen müssen zum Aufladen aufgeteilt werden, damit ein Benutzer der Telephonstation eine Betriebsbereitschaft nach wenigen Sekunden erhält. Diese Schaltungen bewirken zunächst das Laden einer Teilkapazität des Energiespeichers auf die Betriebsspannung, um anschliessend bis zum Beginn der Gesprächsbereitschaft den andern Teil des Energiespeichers aufzuladen (z.B. US-3 513 259 oder DE-28 40 250).
Eine andere bekannte Einrichtung ist in WO 85/03614 beschrieben. Um die Stromaufnahme der Telephonstation während eines Gesprächs in Grenzen zu halten, schaltet ein System automatisch nach Prioritäten geordnet die Energiespeicher der Verbraucher derart der Amtsleitung zu, dass die Stromaufnahme der Station die zulässige Grenze nicht überschreitet.
Ein charakteristischer Nachteil dieser Speiseeinrichtungen ist die unmittelbar beim Abheben des Hörers begrenzte Spitzenleistung. Daher ist für eine Telephonstation mit vielen elektromechanischen Hilfsgeräten, die beispielsweise wie bei einer Kassierstation vor dem Zustandekommen einer Verbindung in Betrieb gesetzt werden müssen, eine derartige Speiseeinrichtung unbrauchbar. Das Aufladen der benötigten grossen Energiespeicher mit dem begrenzten Strom aus der Amtsleitung erfordert einige Minuten bei einer Benutzung der Telephonstation, falls sich die Speicher nach einer längeren Betriebspause entladen haben, oder bei einer Inbetriebnahme einer neuangeschlossenen Station.
Bekannte Einrichtungen in derartigen Telephonstationen verwenden deshalb einen manuell bedienbaren oder automatischen Schalter, der den Gabelkontakt der Telephonstation kurzschliesst, bis ein genügender Ladezustand des Energiespeichers für den Betrieb der Telephonstation erreicht ist. Um möglichst lange Betriebspausen ohne Nachladung zu überbrücken, benötigt man für derartige Einrichtungen hochwertige und daher teure Energiespeicher mit kleinem Leckstrom.
Viele neueingerichtete Telephonzentralen schalten zudem nach einiger Zeit, z.B. nach 30 Sekunden, automatisch eine Amtsleitung wieder in einen hochohmigen Zustand, falls seit Abheben des Hörers, d.h. seit Überschreiten eines minimalen Stromverbrauchs von etwa 10 mA, zu dieser Amtsleitung keine Verbindung hergestellt ist. Damit ist eine Inbetriebnahme einer derartigen Telephonstation mit nach einer langen Betriebspause leeren Energiespeichern nur mittels einer umständlichen, sich über mehrere Minuten wiederholenden Abfolge von Handlungen, wie z.B. Abheben und Auflegen des Hörers, oder gar nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von DE-28 40 250, eine kostengünstige Speiseeinrichtung für amtsleitungsgespeiste Telephonstationen mit grossen Energiespei chern zu schaffen, die auch bei den obenerwähnten neueingerichteten Telephonzentralen eine einfache Inbetriebnahme einer derartigen Telephonstation gewährleistet.
Die Lösung der Aufgabe gelingt durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1. Ein Verfahren zum Betrieb dieser
Speiseeinrichtung ist im Anspruch 10 gekennzeichnet.
Eine derartige Speiseeinrichtung erlaubt einen Betrieb einer Telephonstation ohne Einschränkung an allen bekannten Amtsleitungsnetzen. Der Grundgedanke der hier beschriebenen Spei seeinrichtung besteht darin, dass sie mindestens zwei Energiespeicher aufweist und dass sie bei leeren Energiespeichern zu nächst nur einen kleinen Energiespeicher auflädt, dessen Energieinhalt gerade ausreicht, um eine Dienstnummer des Amtes anzurufen, die sofort und jederzeit antwortet. Derartige der Öf fentlichkeit zugänglichen Dienstnummern erlauben die Abfrage von Mitteilungen aller Art, wie z.B. die Sprechende Uhr.
Ist die Verbindung mit dieser Dienstnummer zum Amt hergestellt, kann die Amtsleitung elektrisch für mehrere Minuten belastet und für das Laden eines grossen Energiespeichers her angezogen werden.
Genügt hingegen die Ladung der Energiespeicher, arbeitet die Telephonstation normal und eine vom Benutzer eingegebene Abonnentennummer wird angewählt.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführung einer Speiseeinrichtung im Schema,
Fig. 2 eine andere Ausführung der Speiseeinrichtung und einer Rückmeldung eines Gabelkontaktes im Schema und
Fig. 3 einen Teil der Speiseeinrichtung in einer dritten Aus führung.
Eine Ausführung einer Speiseeinrichtung 1 für eine aus einer Amtsleitung gespeiste Telephonstation enthält gemäss der Figur
1 im wesentlichen einen Hilfsschalter 2, einen Induktor 3, einen kleinen Energiespeicher 4, eine Spannungsüberwachung 5, einen zweipoligen, aus einem Ladekontakt 6 und einem Rück meldekontakt 7 bestehenden Ladeschalter 8, einen grossen Energiespeicher 9, eine Überwachungsschaltung 10, eine logische Schaltung 11, einen zweipoligen, aus einem Gabelkontakt
12 und aus einem Gabelhilfskontakt 13 bestehenden Schliesser und einen Speiseschalter 14.
Der Hilfsschalter 2 und der Ladeschalter 8 sind bistabile
Schalter mit den zwei stabilen Zuständen Kontakt geöffnet und Kontakt geschlossen . Mittels eines impulsförmigen elektrischen Befehles kann der bistabile Schalter definiert in einen vorbestimmten ersten Zustand gebracht werden, der unabhängig von einem Spannungsausfall beibehalten wird, bis ein Be fehl für das Umschalten in den zweiten stabilen Zustand emp fangen wird. Derartige Schalter sind als bistabile, z.B. magnetisch polarisierte Relais bekannt.
Der Speiseschalter 14 ist ein monostabiler Schalter, d.h. der
Schalter weist nur einen stabilen Zustand, Kontakt geöffnet , auf. Solange der Signaleingang des Schalters 14 die notwendige Signalspannung führt, wird der Zustand Kontakt geschlossen eingenommen. Bei Spannungsausfall kehrt der Schalter 14 immer in die stabile Ruhelage zurück.
Als Spannungsüberwachung 5 für den kleinen Energiespeicher 4 kann eine an sich bekannte Schwellwertschaltung verwendet werden.
In einer einfachen Ausführung ist ein bei einer vorbestimmten Spannung ansprechendes monostabiles Relais eingesetzt. Es erfüllt die Funktionen der Spannungsüberwachung 5, des Speiseschalters 14 und deren Verbindung gleichzeitig. Die Anzugsspannung des Relais muss abgleichbar sein.
Eine andere Ausführung verwendet für die Spannungsüberwachung 5 vorteilhaft einen käuflichen elektronischen Baustein, z.B. den CMOS VOLTAGE DETECTOR Typ S-8054ALY von der Firma SEIKO INSTRUMENTS UND ELECTRONICS LTD., Tokyo, Japan. Dieser Baustein ist in englicher Sprache im Datenblatt No. 102-113 83 10 des Generalvertreters für die Schweiz und Deutschland, der Firma SICOVEND AG in CH-8304 Wallisellen, beschrieben. Er besitzt nur drei Anschlüsse: einen Betriebsspannungsanschluss, einen Anschluss für die Nullreferenz der Spannung und einen elektronisch zwischen den beiden anderen Anschlüssen hin und her geschalteten Ausgang.
Ein eingebauter Detektor veranlasst den Baustein, bei einer Betriebsspannung unter 4,90 V den Ausgang niederohmig auf die Nullreferenz zu schalten. Sobald die Betriebsspannung 5,20 V überschreitet, wird der Ausgang des Bausteins niederohmig mit dem Betriebsspannungsanschluss verbunden. Der Ausgang des Bausteins vermag direkt ein einfaches, kostengünstiges, monostabiles Relais als Speiseschalter 14 anzusteuern.
Für den kleinen Energiespeicher 4 genügt ein Kondensator mit einer Kapazität von 50 uF bis 500 uF. Die benötigte Leistung der Telephonstation bestimmt den Kapazitätswert des grossen Energiespeichers 9. Bevorzugte Kapazitätswerte liegen zwischen 10 mF und 1 F. Kondensatoren dieser Kapazitätsklasse, z.B. Gold-Elektrolytkondensatoren, halten die Spannung ohne Nachladung über einige Tage auf einem genügend hohen Niveau, d.h. ein Anrufen der Hilfsnummer erfolgt nur nach sehr langen Betriebspausen.
In einer Telephonstation mit der Speiseeinrichtung 1 geht von einer mit dem Amtsleitungsdraht positiver Polarität zu verbindender Klemme 15 aus eine Verbindung zu einem ersten Anschluss des Gabelkontaktes 12 und zu einem ersten Anschluss des parallel zum Gabelkontakt 12 geschalteten Hilfsschalters 2.
Ein zweiter Anschluss des Gabelkontaktes 12 und ein zweiter Anschluss des Hilfskontaktes 2 sind mit einem Eingang 16 der Speiseeinrichtung 1 verbunden. Am Eingang 16 angeschlossen sind einerseits eine Sprechschaltung 17 der Telephonstation und andererseits in der Speiseeinrichtung 1 ein erster Anschluss des Induktors 3. Eine Verbindung ist von einem zweiten Anschluss des Induktors 3 auf einen ersten Anschluss des kleinen Energiespeichers 4, von dort auf den Betriebsspannungsanschluss der Spannungsüberwachung 5, dann auf einen ersten Anschluss. des Ladekontaktes 6 und schliesslich auf einen ersten Anschluss eines Speiseschalters 14 geführt. Der zweite Anschluss des Speiseschalters 14 ist über eine Speiseleitung 18 mit Speisespannungseingängen der logischen Schaltung 11 und der Überwachungsschaltung 10 verbunden.
Eine Schalterleitung 19 führt vom Ausgang der Spannungsüberwachung 5 zum Signaleingang des Speiseschalters 14. Ein zweiter Anschluss des Ladekontaktes 6 steht mit einem ersten Anschluss des grossen Energiespeichers 9 und einem Spannungsprüfeingang der Überwachungsschaltung 10 in Verbindung. Ein Ausgang der Überwachungsschaltung 10 ist mittels einer Signalleitung 20 mit der logischen Schaltung 11 verbunden. Von der logischen Schaltung 11 werden Schaltbefehle über eine Steuerleitung 21 zum Ladeschalter 8 und über die Befehlsleitung 22 zum Hilfsschalter 2 geleitet. Es führen eine Rückleitung 23 von einem ersten Anschluss des Rückmeldekontaktes 7 und eine Hilfsleitung 24 von einem ersten Anschluss des Gabelhilfskontaktes 13 zu Eingängen der logischen Schaltung 11. Die zweiten Anschlüsse des Kontaktes 7 und des Kontaktes 13 sind mit einem Erdpunkt 25 als Nullreferenz der Spannung verbunden.
Ebenso werden die Stromkreise der beiden Energiespeicher 4 und 9 und aller aktiven Schaltungselemente 2, 5, 8, 10, 11, 14 und 17 durch Verbindungen zum Erdpunkt 25 geschlossen. Der Amtsleitungsdraht negativer Polarität ist am Erdpunkt 25 anschliessbar.
Ein Lautsprecher 26 und ein Mikrophon 27 sind üblicherweise in einem Handapparat 28 zusammengefasst. In einer Ausführung ist der Handapparat 28 während der normalen Betriebspausen beispielsweise auf einer Gabel 29 aufgelegt und öffnet über einen Mechanismus den Gabelkontakt 12 und den Gabelhilfskontakt 13.
Bei der Inbetriebsetzung der Telephonstation wird der Handapparat 28 abgehoben und- der Gabelkontakt 12 und der Gabelhilfskontakt 13 schliessen sich. Die Hilfsleitung 24 wird niederohmig zum Erdpunkt 25 verbunden und signalisiert damit der logischen Schaltung 11, dass der Handapparat 28 abgehoben ist.
Über den Induktor 3, der zusammen mit dem Energiespeicher 4 bzw. den Speichern 4 und 9 ein Filter darstellt und den Sprechstrom von der Speiseeinrichtung 1 fernhält, fliesst der Strom in den kleinen Energiespeicher 4. Der Ladekontakt 6 ist geöffnet und verhindert das Laden des grossen Energiespeichers 9.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Speiseeinrichtung 1 ermöglicht ein Kipphebel am Ladeschalter 8 bei der Indienststellung der Telephonstation ein mechanisches Umstellen in den Zustand Kontakte offen sowie eine Kontrolle des Zustandes des Schalters 8.
Der kleine Energiespeicher 4 wird mit dem typisch auf 17 mA bis 120 mA begrenzten, von der Amtsleitung gelieferten Strom innert etwa einer Sekunde aufgeladen. Sobald am kleinen Energiespeicher 4 eine vorbestimmte Grenzspannung GS überschritten ist, schliesst die Spannungsüberwachung 5 über die Schalterleitung 19 den Speiseschalter 14, damit die Überwachungsschaltung 10 und die logische Schaltung 11 mit Speisespannung versorgt werden.
Vorteilhaft enthalten die Schaltungen 10 und 11 hier nicht gezeigte, an sich bekannte Schutz- und Regeleinrichtungen, um die Anforderungen für die Betriebsspannungen dieser Schaltungen 10 und 11 einzuhalten.
Sobald die Schaltungen 10 und 11 mit der Betriebsspannung versorgt werden, schliesst die logische Schaltung 11 nach einer vorbestimmten Wartezeit WZ von ein paar Zehntelsekunden mittels eines Befehles über die Befehlsleitung 22 den Hilfskontakt 2 und überprüft anschliessend den von der Überwachungsschaltung 10 bestimmten logischen Zustand der Signalleitung 20.
Ist der grossen Energiespeicher 9 leer oder ungenügend geladen, d.h. weist er eine Ladung unterhalb einer vorbestimmten Untergrenze UG auf, überprüft die logische Schaltung 11 den Gabelhilfskontakt 13. Da in dieser Phase der Kontakt 13 die Hilfsleitung 24 zum Erdpunkt 25 verbindet und die Verbindung der Rückleitung 23 am Rückmeldekontakt 7 zum Erdpunkt 25 unterbrochen ist, wählt die logische Schaltung 11 selbsttätig eine immer -antwortende vorbestimmte Nummer DN an. Die Nummer DN ist vor dem Indienststellen der Telephonstation frei einstellbar, beispielsweise eine Dienstnummer der Sprechenden Uhr. Sie könnte aber auch eine für diese Zwecke speziell geschaffene Nummer mit Informationen aller Art, wie z.B.
Werbeinformationen, oder ein Hinweis auf die kurze mit dem Aufladen der Speicher verbundene Wartefrist sein.
Sobald die Verbindung zur vorbestimmten Nummer DN hergestellt ist, sendet die logische Schaltung 11 über die Steuerleitung 21 einen Schliessbefehl zum Ladeschalter 8. Der Strom lädt aus der Amtsleitung den grossen Energiespeicher 9 auf; Dabei fällt die Spannung über dem kleinen Energiespeicher 4 und über der;Spannungsüberwachung 5'auf den-aktuellen Span nungswert. des grossen Energiespeichern 9, -da der Ladestrom nur durch:die Amtsleitung begrenzt wirdb
Falls die Spannung unter den Ausschaltpegel AP der Spannungsüberwachung 5 fällt, wird das Signal auf der Schalterleitung 19 abgeschaltet und der Speiseschalter 14 geöffnet, d.h.
die Schaltungen 10 und 11 werden ausgeschaltet. Die Kontakte der bistabilen Schalter 2 und 8 bleiben hingegen geschlossen.
Da eine Verbindung mit der vorbestimmten Nummer DN zustandegekommen ist, kann der grosse Energiespeicher 9 auch über einige Minuten hinweg aufgeladen werden, ohne dass die Telephonzentrale die Amtsleitung hochohmig schaltet. Dies ist besonders bei langen Amtsleitungen vorteilhaft.
Fällt die Spannung beim Schliessen des Ladekontaktes 6 nicht unter den Ausschaltpegel AP der Spannungsüberwachung 5, gerät die logische Schaltung 11 in eine erste Warteschlaufe und vergleicht periodisch den ihr über die Signalleitung 20 von der Überwachungsschaltung 10 gemeldeten Ladezustand des grossen Energiespeichers 9 mit einer vorbestimmten Obergrenze OG. In dieser ersten Warteschlaufe kann die logische Schaltung 11 beispielsweise auch periodisch je einen Schliessbefehl über die Leitungen 22 und 21 zu den Schaltern 2 und 8 senden, um den Zustand der Schalter 2 und 8 zu bestätigen.
Es ist anzunehmen, dass ein Benutzer nach einer kurzen Frist seit Übermittlungsbeginn der durch die vorbestimmte Nummer DN angewählten Informationsmeldung den Handapparat 28 wieder auf die Gabel 29 auflegt.
Nach einigen Minuten überschreitet die Spannung an den Energiespeichern 4 und 9 die Grenzspannung GS wieder. Deshalb schliesst die Spannungsüberwachung 5 über die Schalterleitung 19 den Speiseschalter 14. Die Schaltungen 10 und 11 werden erneut über die Speiseleitung 18 mit der Betriebsspannung versorgt. Die logische Schaltung 11 sendet nach der kurzen Wartezeit WZ wieder einen Schliessbefehl über die Leitung 22 aus. Der Hilfsschalter 2 ist bereits geschlossen, daher dient dies nur der Bestätigung des Schaltzustandes. Die logische Schaltung 11 frägt anschliessend über die Hilfsleitung 24 den Gabelhilfskontakt 13 ab.
Weil der Handapparat 28 auf die Gabel 29 aufgelegt ist oder, falls dies nicht zutrifft, weil der Rückmeldekontakt 7 geschlossen ist, gerät die logische Schaltung 11 unter diesen Bedingungen in die oben erwähnte erste Warteschlaufe.
Sobald die Ladung im Speicher 9 die Obergrenze OG erreicht, verändert die Überwachungsschaltung 10 das Signal auf der Signalleitung 20. Die logische Schaltung 11 verlässt die erste Warteschlaufe und sendet je einen Öffnungsbefehl über die Leitungen 22 und 21 zu den Schaltern 2 und 8 aus.
Ist der Gabelhilfskontakt 13 nicht mehr geschlossen, d.h. ist der Handapparat 28 auf die Gabel 29 aufgelegt, wird daher die Verbindung zu der Telephonzentrale und damit zur Nummer DN unterbrochen und der Ladevorgang der Telephonstation abgeschlossen.
Ist der Handapparat 28 nicht auf die Gabel 29 aufgelegt, bleibt die Verbindung mit der Amtsleitung erhalten. Da nach einiger Zeit die Telephonzentrale die Verbindung zur Dienstnummer unterbricht, wird nur der Energiespeicher 4 langsam durch den Eigenverbrauch der Telephonstation entladen, weil der Ladekontakt 6 geöffnet ist. Betriebsbereit wird die Telephonstation erst wieder durch das Auflegen des Handapparates 28 auf die Gabel 29.
In einer Ausführung mit einer hier nicht gezeigten Anzeigevorrichtung kann einem wartenden Benutzer das Erreichen einer normalen Betriebsbereitschaft angezeigt werden, bis nach einigen Minuten seit Öffnen des Ladekontaktes 6 der kleine Energiespeicher 4 erschöpft ist.
Wird bei einer Telephonstation mit einem genügend geladenen grossen Energiespeicher-9 der Handapparat 28 von der Gabel 29 abgehoben, so wird zunächst ebenfalls der kleine Energiespeicher 4 aufgeladen. Sobald die Spannungsüberwachung 5 über die Schalterleitung 19 den Speiseschalter 14 und nach einer Wartezeit WZ die logische Schaltung 11 den Hilfsschalter 2 mittels eines Befehles über die Befehlsleitung 22 geschlossen haben, erkennt die Schaltung 11 am logischen Zustand der Signalleitung 20, dass der grosse Energiespeicher 9 eine Ladung oberhalb der vorbestimmten Untergrenze UG aufweist. Die Schaltung 11 sendet einen Schliessbefehl über die Steuerleitung 21 zum Ladeschalter 8 und gibt die Telephonstation zum normalen Gebrauch frei.
Die logische Schaltung 11 befindet sich während eines Gespräches in einer zweiten Warteschlaufe, in der periodisch über die Hilfsleitung 24 der Gabelhilfskontakt 13 abgefragt und beispielsweise mittels eines Schliessbefehles auf den Leitungen 22 und 21 der Schaltzustand der Schalter 2 und 8 gesichert wird.
Während eines Gespräches bleiben daher die Kontakte der drei Schalter 2, 8 und 14 und die Kontakte 12 und 13 geschlossen.
Während einer von der Telephonzentrale zu einem Abonnenten hergestellten Verbindung laden sich daher die Energiespeicher 4 und 9 ebenfalls laufend nach.
Das Gespräch wird beendet durch Auflegen des Handapparates 28 auf die Gabel 29.
Das Öffnen des Gabelhilfskontaktes 13 veranlasst die Schaltung 11 zum Aussenden je eines Öffnungsbefehles für die Schalter 2 und 8 über die Leitungen 22 und 21. In einer Ausführung der Telephonstation erfolgt dies unmittelbar nach Gesprächsende, in einer anderen Ausführung erst, wenn die logische Schaltung 11 über die Signalleitung 20 ein Überschreiten der Obergrenze OG der Ladung im Energiespeicher 9 erkennt.
Die Werte der Klemmenspannung am Eingang einer Telephonstation bewegen sich typisch zwischen 9 V und 12 V bei geschlossenem Gabelkontakt 12 bzw. Hilfsschalter 2. Damit die Ladezeiten nicht zu lang werden, weist eine Ausführung Spannungspegel für die Untergrenze UG der Ladung im Energiespeicher 9 von 6,9 V, für die Obergrenze OG der Ladung von 7,5 V, für den Ausschaltpegel AP von 4,90 V und für die Grenzspannung GS von 5,20 V auf.
Für Teile der logischen Schaltung 11 wird vorteilhaft ein programmierbares Rechenwerk, wie z.B. ein Mikrokomputer, verwendet. Der oben geschilderte Ablauf der Vorgänge beim Laden der Energiespeicher 4 und 9 und beim normalen Betrieb der Telephonstation in der Speiseeinrichtung 1 bildet die Grundlage für eine der denkbaren Ausführungen eines Programms.
Für die Überwachungsschaltung 10 ist beispielsweise eine hier nicht gezeigte Schaltung mit einem Baustein des Typs S-8054ALY und mit mindestens einer in Leitrichtung dem Eingang für die Betriebsspannung des Bausteins vorgeschalteten Si Diode anwendbar. Eine Verbindung des Bausteins zur Speisespannungsleitung 18 entfällt bei dieser Ausführung.
Vorteilhaft, weil genau einstellbar, ist die Verwendung eines Analog-digital-Wandlers für die Überwachungsschaltung 10.
Über die Signalleitung 20 mit der entsprechenden Adernzahl wird der logischen Schaltung 11 eine der Spannung bzw. der Ladung des Energiespeichers 9 entsprechende, von der Überwachungsschaltung 10 zugeordnete binäre Zahl übermittelt. Die Untergrenze UG und die Obergrenze OG sind beispielsweise in hier nicht dargestellten, durch das Rechenwerk elektronisch auslesbare Speicher mit unverlierbarem Inhalt abgelegt.
In den Figuren 2 und 3 sind andere vorteilhafte Ausführungen der Speiseeinrichtung 1 gezeigt. Gleiche Elemente in den Figuren 1, 2 und 3 haben gleiche Numerierung und die gleiche Benennung.
In der Figur 2 ist anstelle des einfachen Schliessers für den Kontakt 13 ein Umschalter 30 verwendet. Eine Leitung ist vom Wechselkontakt 31 des Umschalters 30 zur Erdpunkt 25 geführt. Ein Arbeitskontakt 32 des Umschalters 30 ist über die Hilfsleitung 24 mit der logischen Schaltung 11 verbunden. Eine Leitung 34 verbindet einen Ruhekontakt 33 des Umschalters 30 mit der logischen Schaltung 11.
Sobald der Handapparat 28 auf die Gabel 29 gelegt wird, schaltet der Umschalter 30 vom Ruhekontakt 33 auf den Arbeitskontakt 32 um, d.h. anstelle der Leitung 34 wird die Hilfsleitung 24 niederohmig geerdet. Diese Ausführung ist weniger empfindlich auf die Fehler in der Kontaktgabe. Ein hier nicht gezeigter, auf gleiche Art angeschlossener Umschalter als Ersatz des einfachen Rückmeldekontaktes 7 ist denkbar.
Die Figur 2 zeigt eine Ausführung der Speiseeinrichtung 1 für eine polaritätsfrei anschliessbare Telephonstation. Die Speiseeinrichtung 1 weist zusätzlich einen Brückengleichrichter 35, z.B. in Gestalt einer einfachen Grätzschaltung oder aufwendiger gemäss CH-PS 592 989, auf. Ein Wechselstromanschluss 36 des Brückengleichrichters 35 ist mit dem zweiten Anschluss des Induktors 3 und ein zweiter Wechselstromanschluss 37 ist mit einer zweiten Anschlussklemme 38 verbunden. Der Anschluss des Brückengleichrichters 35 mit positiver Polarität + ist auf die ersten Anschlüsse der Elemente 4, 5, 6 und 14 geführt, der Anschluss mit negativer Polarität auf den Erdpunkt 25. Die Sprechschaltung 17 ist zwischen dem Eingang 16 und der Anschlussklemme 38 parallel zur Speiseeinrichtung 1 geschaltet.
Die Verbindung zur Amtsleitung erfolgt polaritätsfrei über die Anschlussklemmen 15 und 38.
Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführung eines Teils der Speiseeinrichtung 1. Es sind nur die für das Verständnis notwendigen Schaltelemente gezeigt. Der zweite Anschluss des Induktors 3 ist mit dem ersten Anschluss des Ladekontaktes 6 über einen Stützpunkt 39 verbunden. Vom Stützpunkt 39 führt eine Diode 40 in Leitrichtung zu den ersten Anschlüssen des kleinen Energiespeichers 4, der Spannungsüberwachung 5 und des Speiseschalters 14. Falls beim Schliessen des Ladekontaktes 6 die Spannung am Stützpunkt 39 über die Spannung am kleinen Energiespeicher 4 fällt, verhindert die Diode 40 eine Entladung des kleinen Energiespeichers 4 zum Stützpunkt 39 und daher einen zu schnellen Zusammenbruch der Speisespannung auf der Speiseleitung 18.
Beispielsweise ist dadurch der Betrieb des Lautsprechers 26 für die Übermittlung einer Nachricht des Amtes oder einer hier nicht gezeigten Anzeigevorrichtung gesichert.
Alle hier nicht gezeichneten, von der Telephonstation gespeisten Hilfsgeräte sind über Schaltelemente zwischen der Speiseleitung 18 und dem Erdpunkt 25 angeschlossen.
DESCRIPTION
The invention relates to a feeding device of the type mentioned in the preamble of patent claim 1, as used, for example, in telephone stations intended for public speech cells, equipped with a cashier for charges, and a method for operating the feeding device.
In addition to the actual circuit for the transmission of acoustic signals, modern telephone stations also have electronic logic circuits, which in turn perform a multitude of functions. If, for example, the electronics also control and set in motion electromechanical devices that are essential for the sequence or the establishment of a transmission, the operation of the telephone station requires more electrical energy for a short time than an exchange line can supply. Telephone stations of this type therefore have a feeding device, e.g. with an internal energy storage device that is charged from the external line via a current-limiting device. A rectifier upstream of the supply device in a Grätz bridge circuit enables the exchange line to be connected regardless of the polarity.
Such a device is known from CH-PS 592 989.
Energy stores for electronic amplifiers or electronic selection devices must be divided up for charging so that a user of the telephone station is ready for operation after a few seconds. These circuits initially charge a partial capacity of the energy store to the operating voltage, in order to then charge the other part of the energy store (e.g. US-3,513,259 or DE-28 40 250) until the call is ready to be started.
Another known device is described in WO 85/03614. In order to keep the current consumption of the telephone station within limits during a call, a system automatically switches the energy stores of the consumers to the exchange line in order of priority so that the current consumption of the station does not exceed the permissible limit.
A characteristic disadvantage of these feed devices is the peak power which is limited immediately when the handset is lifted. For a telephone station with a large number of electromechanical auxiliary devices, which, for example, must be put into operation before a connection is established, as in the case of a cashier station, such a feed device is therefore unusable. Charging the required large energy storage devices with the limited current from the exchange line takes a few minutes when using the telephone station if the storage devices have been discharged after a long break in operation or when a newly connected station is started up.
Known devices in such telephone stations therefore use a manually operated or automatic switch that short-circuits the fork contact of the telephone station until a sufficient charge state of the energy store for operating the telephone station is reached. In order to bridge the longest possible breaks in operation without recharging, high-quality and therefore expensive energy stores with a small leakage current are required for such devices.
Many newly established telephone exchanges also switch after some time, e.g. after 30 seconds, an external line automatically returns to a high-impedance state if it has been off-hook, i.e. since a minimum current consumption of about 10 mA has been exceeded, no connection has been established to this exchange line. Commissioning of such a telephone station with energy stores that are empty after a long period of inactivity is thus only possible by means of a complicated, repetitive sequence of actions, such as e.g. Lifting and hanging up the handset, or not possible at all.
The invention has for its object, starting from DE-28 40 250, to provide an inexpensive feeder for trunk-fed telephone stations with large Energiespei chern, which ensures easy commissioning of such a telephone station even with the above-mentioned new telephone centers.
The problem is solved by the characteristic
Features of claim 1. A method of operating this
Feeding device is characterized in claim 10.
Such a feed device allows operation of a telephone station without restriction on all known trunk networks. The basic idea of the storage device described here is that it has at least two energy stores and that when empty energy stores initially charge only a small energy store, the energy content of which is just sufficient to call a service number of the office that answers immediately and at any time. Service numbers of this type which are accessible to the public allow the interrogation of messages of all kinds, such as the talking clock.
If the connection to the office is established with this service number, the outside line can be charged electrically for several minutes and pulled in to charge a large energy store.
If, on the other hand, it is sufficient to charge the energy store, the telephone station works normally and a subscriber number entered by the user is dialed.
Some exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawings. Show it:
1 shows an embodiment of a feeding device in the diagram,
Fig. 2 shows another embodiment of the feed device and a feedback of a fork contact in the diagram and
Fig. 3 part of the feeder in a third imple mentation.
According to the figure, an embodiment of a feed device 1 for a telephone station fed from an outside line contains
1 essentially an auxiliary switch 2, an inductor 3, a small energy storage device 4, a voltage monitor 5, a two-pole charging switch 8 consisting of a charging contact 6 and a feedback contact 7, a large energy storage device 9, a monitoring circuit 10, a logic circuit 11, a two-pole, from a fork contact
12 and make contact consisting of a fork auxiliary contact 13 and a feed switch 14.
The auxiliary switch 2 and the charging switch 8 are bistable
Switch with the two stable states contact open and contact closed. By means of a pulse-shaped electrical command, the bistable switch can be brought into a predetermined first state in a defined manner, which is maintained irrespective of a power failure until a command for switching to the second stable state is received. Such switches are considered bistable, e.g. magnetically polarized relays known.
The feed switch 14 is a monostable switch, i.e. the
Switch is only in a stable state, contact open. As long as the signal input of the switch 14 carries the necessary signal voltage, the contact closed state is assumed. In the event of a power failure, the switch 14 always returns to the stable rest position.
A threshold circuit known per se can be used as voltage monitor 5 for the small energy store 4.
In a simple embodiment, a monostable relay responding to a predetermined voltage is used. It fulfills the functions of voltage monitoring 5, feed switch 14 and their connection at the same time. The pull-in voltage of the relay must be adjustable.
Another version advantageously uses a commercially available electronic component, e.g. the CMOS VOLTAGE DETECTOR type S-8054ALY from SEIKO INSTRUMENTS AND ELECTRONICS LTD., Tokyo, Japan. This module is in English in data sheet no. 102-113 83 10 of the general representative for Switzerland and Germany, the company SICOVEND AG in CH-8304 Wallisellen. It has only three connections: an operating voltage connection, a connection for the zero reference of the voltage and an output electronically switched between the other two connections.
A built-in detector causes the module to switch the output to the zero reference with a low resistance at an operating voltage below 4.90 V. As soon as the operating voltage exceeds 5.20 V, the output of the module is connected to the operating voltage connection with low resistance. The output of the module can directly control a simple, inexpensive, monostable relay as a feed switch 14.
A capacitor with a capacitance of 50 uF to 500 uF is sufficient for the small energy store 4. The power required by the telephone station determines the capacitance value of the large energy store 9. Preferred capacitance values are between 10 mF and 1 F. Capacitors of this capacitance class, e.g. Gold electrolytic capacitors keep the voltage at a sufficiently high level for a few days without recharging, i.e. The auxiliary number is only called after very long breaks in operation.
In a telephone station with the feed device 1, a terminal 15, which is to be connected to the trunk wire of positive polarity, connects to a first connection of the fork contact 12 and to a first connection of the auxiliary switch 2 connected in parallel with the fork contact 12.
A second connection of the fork contact 12 and a second connection of the auxiliary contact 2 are connected to an input 16 of the feed device 1. Connected to the input 16 are, on the one hand, a speech circuit 17 of the telephone station and, on the other hand, a first connection of the inductor 3 in the feed device 1. A connection is made from a second connection of the inductor 3 to a first connection of the small energy store 4, from there to the operating voltage connection of the voltage monitoring 5, then on a first connection. of the charging contact 6 and finally led to a first connection of a feed switch 14. The second connection of the feed switch 14 is connected via a feed line 18 to feed voltage inputs of the logic circuit 11 and the monitoring circuit 10.
A switch line 19 leads from the output of the voltage monitor 5 to the signal input of the feed switch 14. A second connection of the charging contact 6 is connected to a first connection of the large energy store 9 and a voltage test input of the monitoring circuit 10. An output of the monitoring circuit 10 is connected to the logic circuit 11 by means of a signal line 20. Switching commands are sent from the logic circuit 11 via a control line 21 to the charging switch 8 and via the command line 22 to the auxiliary switch 2. A return line 23 leads from a first connection of the feedback contact 7 and an auxiliary line 24 from a first connection of the auxiliary fork contact 13 to inputs of the logic circuit 11. The second connections of the contact 7 and the contact 13 are connected to an earth point 25 as the zero reference of the voltage .
Likewise, the circuits of the two energy stores 4 and 9 and all active circuit elements 2, 5, 8, 10, 11, 14 and 17 are closed by connections to the earth point 25. The trunk wire of negative polarity can be connected to earth point 25.
A loudspeaker 26 and a microphone 27 are usually combined in a handset 28. In one embodiment, the handset 28 is placed on a fork 29, for example, during normal breaks in operation and opens the fork contact 12 and the auxiliary fork contact 13 via a mechanism.
When the telephone station is started up, the handset 28 is lifted off and the fork contact 12 and the auxiliary fork contact 13 close. The auxiliary line 24 is connected to the earth point 25 with a low resistance and thus signals the logic circuit 11 that the handset 28 has been lifted.
The current flows into the small energy store 4 via the inductor 3, which together with the energy store 4 or the stores 4 and 9 represents a filter and keeps the speech current away from the feed device 1. The charging contact 6 is open and prevents the large one from being charged Energy storage 9.
In a preferred embodiment of the feed device 1, a rocker arm on the charging switch 8 enables the switchover to the contacts open state when the telephone station is in service, and the state of the switch 8 to be checked.
The small energy store 4 is charged with the current, typically limited to 17 mA to 120 mA, supplied by the exchange line within about a second. As soon as a predetermined limit voltage GS is exceeded at the small energy store 4, the voltage monitor 5 closes the feed switch 14 via the switch line 19, so that the monitoring circuit 10 and the logic circuit 11 are supplied with feed voltage.
The circuits 10 and 11 advantageously contain protection and regulating devices, which are not shown here and are known per se, in order to comply with the requirements for the operating voltages of these circuits 10 and 11.
As soon as the circuits 10 and 11 are supplied with the operating voltage, the logic circuit 11 closes the auxiliary contact 2 after a predetermined waiting time WZ of a few tenths of a second by means of a command via the command line 22 and then checks the logical state of the signal line 20 determined by the monitoring circuit 10 .
Is the large energy store 9 empty or insufficiently charged, i.e. If it has a charge below a predetermined lower limit UG, the logic circuit 11 checks the fork auxiliary contact 13. Since in this phase the contact 13 connects the auxiliary line 24 to the earth point 25 and the connection of the return line 23 at the feedback contact 7 to the earth point 25 is interrupted, selects the logic circuit 11 automatically an always answering predetermined number DN. The number DN can be freely set before the telephone station is put into service, for example a service number of the speaking clock. However, it could also be a number specially created for this purpose with information of all kinds, e.g.
Promotional information, or an indication of the short waiting period associated with charging the memory.
As soon as the connection to the predetermined number DN has been established, the logic circuit 11 sends a closing command to the charging switch 8 via the control line 21. The current charges the large energy store 9 from the exchange line; The voltage across the small energy store 4 and across the voltage monitor 5 'falls to the current voltage value. of the large energy storage 9, since the charging current is limited only by: the exchange line b
If the voltage falls below the switch-off level AP of the voltage monitor 5, the signal on the switch line 19 is switched off and the supply switch 14 is opened, i.e.
circuits 10 and 11 are turned off. The contacts of bistable switches 2 and 8, however, remain closed.
Since a connection with the predetermined number DN has been established, the large energy store 9 can also be charged over a few minutes without the telephone center switching the exchange line with high resistance. This is particularly advantageous for long trunk lines.
If the voltage when the charging contact 6 closes does not fall below the switch-off level AP of the voltage monitoring 5, the logic circuit 11 enters a first waiting loop and periodically compares the state of charge of the large energy store 9, which is reported to it via the signal line 20 by the monitoring circuit 10, with a predetermined upper limit OG . In this first waiting loop, the logic circuit 11 can, for example, also periodically send a closing command via lines 22 and 21 to switches 2 and 8 in order to confirm the state of switches 2 and 8.
It can be assumed that a user puts the handset 28 back on the fork 29 after a short period of time since the start of the transmission of the information message selected by the predetermined number DN.
After a few minutes, the voltage at the energy stores 4 and 9 again exceeds the limit voltage GS. The voltage monitor 5 therefore closes the feed switch 14 via the switch line 19. The circuits 10 and 11 are again supplied with the operating voltage via the feed line 18. After the short waiting time WZ, the logic circuit 11 again sends a closing command via the line 22. The auxiliary switch 2 is already closed, so this only serves to confirm the switching status. The logic circuit 11 then queries the auxiliary fork contact 13 via the auxiliary line 24.
Under these conditions, because the handset 28 is placed on the fork 29 or, if this is not the case, because the feedback contact 7 is closed, the logic circuit 11 gets into the first waiting loop mentioned above.
As soon as the charge in the memory 9 reaches the upper limit OG, the monitoring circuit 10 changes the signal on the signal line 20. The logic circuit 11 leaves the first waiting loop and sends out an opening command via lines 22 and 21 to switches 2 and 8.
If the auxiliary fork contact 13 is no longer closed, i.e. If the handset 28 is placed on the fork 29, the connection to the telephone center and thus to the number DN is therefore interrupted and the charging process of the telephone station is completed.
If the handset 28 is not placed on the fork 29, the connection to the outside line is maintained. Since after a while the telephone center interrupts the connection to the service number, only the energy store 4 is slowly discharged by the telephone station's own consumption because the charging contact 6 is open. The telephone station is only ready for operation again by placing the handset 28 on the fork 29.
In an embodiment with a display device, not shown here, a waiting user can be shown that normal operational readiness has been reached until the small energy store 4 is exhausted a few minutes after the charging contact 6 has been opened.
If the handset 28 is lifted from the fork 29 in a telephone station with a sufficiently charged large energy store 9, the small energy store 4 is also initially charged. As soon as the voltage monitor 5 has closed the supply switch 14 via the switch line 19 and after a waiting time WZ the logic circuit 11 has closed the auxiliary switch 2 by means of a command via the command line 22, the circuit 11 recognizes from the logic state of the signal line 20 that the large energy store 9 is one Charge above the predetermined lower limit UG. The circuit 11 sends a closing command via the control line 21 to the charging switch 8 and releases the telephone station for normal use.
During a call, the logic circuit 11 is in a second waiting loop, in which the fork auxiliary contact 13 is periodically queried via the auxiliary line 24 and the switching state of the switches 2 and 8 is secured, for example, by means of a closing command on the lines 22 and 21.
During a conversation, the contacts of the three switches 2, 8 and 14 and the contacts 12 and 13 remain closed.
During a connection established by the central telephone system to a subscriber, the energy stores 4 and 9 are therefore also continuously recharged.
The conversation is ended by placing the handset 28 on the fork 29.
The opening of the auxiliary fork contact 13 causes the circuit 11 to send an opening command for each of the switches 2 and 8 via the lines 22 and 21. In one embodiment of the telephone station, this takes place immediately after the end of the call, in another embodiment only when the logic circuit 11 is over the signal line 20 detects that the upper limit OG of the charge in the energy store 9 has been exceeded.
The values of the terminal voltage at the input of a telephone station typically range between 9 V and 12 V when the fork contact 12 or auxiliary switch 2 is closed. In order that the charging times do not become too long, an embodiment has voltage levels for the lower limit UG of the charge in the energy store 9 from FIG. 6, 9 V, for the upper limit OG of the charge of 7.5 V, for the switch-off level AP of 4.90 V and for the limit voltage GS of 5.20 V.
For parts of the logic circuit 11, a programmable arithmetic unit, such as e.g. a microcomputer used. The above-described sequence of operations when loading the energy stores 4 and 9 and during normal operation of the telephone station in the feed device 1 forms the basis for one of the conceivable versions of a program.
A circuit, not shown here, with a module of the S-8054ALY type and with at least one Si diode connected upstream of the input for the operating voltage of the module can be used for the monitoring circuit 10, for example. A connection of the module to the supply voltage line 18 is omitted in this embodiment.
The use of an analog-digital converter for the monitoring circuit 10 is advantageous because it can be set precisely.
Via the signal line 20 with the corresponding number of cores, the logic circuit 11 is sent a binary number corresponding to the voltage or the charge of the energy store 9 and assigned by the monitoring circuit 10. The lower limit UG and the upper limit OG are stored, for example, in memory (not shown here) which can be read out electronically by the arithmetic unit and has a captive content.
FIGS. 2 and 3 show other advantageous designs of the feed device 1. The same elements in Figures 1, 2 and 3 have the same numbering and the same designation.
In Figure 2, a switch 30 is used instead of the simple closer for the contact 13. A line is led from the changeover contact 31 of the changeover switch 30 to the earth point 25. A normally open contact 32 of the changeover switch 30 is connected to the logic circuit 11 via the auxiliary line 24. A line 34 connects a normally closed contact 33 of the changeover switch 30 to the logic circuit 11.
As soon as the handset 28 is placed on the fork 29, the changeover switch 30 switches from the normally closed contact 33 to the normally open contact 32, i.e. instead of the line 34, the auxiliary line 24 is grounded with low resistance. This version is less sensitive to contact errors. A switch, not shown here, connected in the same way as a replacement for the simple feedback contact 7 is conceivable.
FIG. 2 shows an embodiment of the feed device 1 for a telephone station that can be connected without polarity. The feed device 1 additionally has a bridge rectifier 35, e.g. in the form of a simple Grätz circuit or more complex according to CH-PS 592 989 on. An AC connection 36 of the bridge rectifier 35 is connected to the second connection of the inductor 3 and a second AC connection 37 is connected to a second connection terminal 38. The connection of the bridge rectifier 35 with positive polarity + is made to the first connections of elements 4, 5, 6 and 14, the connection with negative polarity to earth point 25. The speech circuit 17 is parallel to the feed device between the input 16 and the connection terminal 38 1 switched.
The connection to the outside line is polarity-free via terminals 15 and 38.
FIG. 3 shows a further embodiment of part of the feed device 1. Only the switching elements necessary for understanding are shown. The second connection of the inductor 3 is connected to the first connection of the charging contact 6 via a support point 39. A diode 40 leads from the support point 39 in the direction of conduction to the first connections of the small energy store 4, the voltage monitor 5 and the feed switch 14. If the voltage at the support point 39 falls above the voltage at the small energy store 4 when the charging contact 6 closes, the diode 40 prevents a discharge of the small energy store 4 to the base 39 and therefore a rapid breakdown of the supply voltage on the feed line 18.
For example, this ensures the operation of the loudspeaker 26 for the transmission of a message from the office or a display device, not shown here.
All auxiliary devices, not shown here, fed by the telephone station are connected via switching elements between the feed line 18 and the earth point 25.