Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In Fernsprechvermittlungsanlagen wird eine Teilnehmerstelle üblicherweise durch Einspeisung eines Wechselstromsignals (z.B. 25 Hz/70 V) in die betreffende Teilnehmerleitung gerufen. Beim Melden des Teilnehmers fliesst in der Teilnehmerleitung zusätzlich ein Gleichstrom, dessen Auftreten u.a. als Kriterium zum Abschalten des Rufsignals dient. Um zu verhindern, dass das Rufsignal auf den Hörstromkreis in der Teilnehmerstelle gelangen kann, muss eine unverzügliche Abschaltung nach dem Melden des Teilnehmers erfolgen. Aus den EP-A2-0 089 687 und EP-A2-0 255 374 sind Schaltungsanordnungen bekannt, die ein Abschalten des Rufsignals nach dem Auftrennen eines Gleichstroms in der Teilnehmerleitung bewirken. Diese Schaltungen erfordern jedoch einen relativ grossen Aufwand.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen geringen Aufwand benötigt und deren Einsatz vor allem in bereits bestehenden Anlagen praktisch keine Eingriffe erfordert. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäss mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Massnahmen. Weiterbildungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Die vorgeschlagene Schaltungsanordnung gewährleistet ein schnelles Abschalten des Rufsignals nach dem Melden des gerufenen Teilnehmers in der Rufphase. Sie erfordert wenige billige, handelsübliche Bauteile und ist daher kostengünstig zu realisieren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Einzelheiten der Schaltungsanordnung;
Fig. 2 und 3 den Signalverlauf an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung.
In Fig. 1 ist eine Teilnehmerstelle TN über ihre Teilnehmerleitung abhängig von der Stellung von durch eine Rufanschaltung RA gesteuerten Kontakten k1 und k2 in bekannter Weise entweder mit einer Rufsignalquelle RC (z.B. 25 Hz/70 V) oder mit Vermittlungseinrichtungen VE einer Vermittlungsstelle VS verbunden. In Serie zur Rufsignalquelle RC ist eine Gleichstromquelle DC (z.B. - 48 V) geschaltet. Im Ruhezustand nehmen die Kontakte k1, k2 die gezeichnete Lage ein. Im Anrufzustand verbinden die Kontakte k1, k2 die Teilnehmerstelle TN in einem bestimmten Rufrhythmus (abwechselnd Ruf/Pause) mit der Rufsignalquelle RC. Der Gabelumschaltekontakt GU der Teilnehmerstelle TN schliesst in der gezeichneten Lage im Anrufzustand den Rufstromkreis über den mit einem Kondensator C1 in Serie geschalteten Wecker W.
Beim Melden des gerufenen Teilnehmers durch Abheben des Handapparates in der Teilnehmerstelle TN nimmt der Gabelumschaltekontakt GU die andere Lage ein. Nebst den Leitungswiderständen R7, R8 und der Erzeugung eines bestimmten Schleifenwiderstandes dienenden Widerständen R9, R10 ist im Rufstromkreis ein Messwiderstand RM eingefügt, dessen Anschlüsse zudem je mit einem Eingang eines Operationsverstärkers V1 verbunden sind, der über die Parallelschaltung eines Widerstandes R2 mit einem Kondensator C2 gegengekoppelt ist. In einem praktischen Ausführungsbeispiel mit einem Leitungswiderstand von max. 2 x 550 OMEGA wurde ein Messwiderstand von 27 OMEGA gewählt. Zwischen dem Widerstand RM und dem invertierenden Eingang des Verstärkers V1 ist noch ein Koppelwiderstand R1 eingefügt.
Die Werte der Widerstände R1 und R2 sowie des Kondensators C2 sind so gewählt, dass sich eine positive Gleichspannungsverstärkung und eine negative Wechselspannungsverstärkung ergibt. Eine Gleichspannung am Eingang des Verstärkers V1 erscheint somit am Ausgang verstärkt, wogegen eine Wechselspannung abgeschwächt wird. Der Ausgang des Verstärkers V1 ist über einen Koppelwiderstand R3 mit dem invertierenden Eingang eines weiteren Operationsverstärkers V2 verbunden, dessen Ausgang an die die Kontakte k1, k2 steuernde Rufanschaltung RA angeschlossen ist, wobei dazwischen wie später erläutert noch ein Verzögerungsglied VZ vorgesehen werden kann.
Der Operationsverstärker V2 ist als Schwellwertschalter eingesetzt. Sobald die Spannung an seinem invertierenden Eingang einen an seinem nichtinvertierenden Eingang durch die Widerstände R4 bis R6 festgelegten Schwellenwert erreicht, ändert die Spannung an seinem Ausgang so, dass die Kontakte k1, k2 die Teilnehmerstelle TN von der Ruf-signalquelle RC trennen und mit der Vermittlungseinrichtung VE (z.B. ein Verbindungssatz) verbinden. Die Schwelle ist so festgelegt, dass sie nur beim Melden der Teilnehmerstelle TN in der Rufphase (Schleife niederohmig) erreicht wird. Im Falle der hochohmigen Schleife während der Rufphase, in der nur das Rufsignal, aber kein Gleichstrom auftritt, wird die Schwelle auch bei kleinstem Leitungswiderstand nicht erreicht.
Der Widerstand R4 ist mit dem Ausgang des Verstärkers V2, der Widerstand R5 mit einem Potential + U und der Widerstand R6 mit Masse verbunden. Beide Operationsverstärker werden an einer Betriebsspannung + U/ - U (z.B. + 5 V/ - 5 V) betrieben.
Die Funktionsweise dieser Anordnung wird nun anhand einer qualitativen Darstellung der Signalverläufe in Fig. 2 erläutert. Dabei zeigt Fig. 2a den zeitlichen Verlauf der Spannung uv1 am Ausgang des Verstärkers V1, Fig. 2b den Zustand us des Rufstromkreises (logisch '1' = Schleife hochohmig, logisch '0' = Schleife niederohmig), Fig. 2c das Signal uv2 am Ausgang des Schwellwertschalters V2 und Fig. 2d das Signal uv am Ausgang eines dem Schwellwertschalter V2 nachgeschalteten Verzögerungsgliedes VZ. Im Rufzustand befinden sich die Kontakte k1, k2 entsprechend dem Rufrhythmus (z.B. 1s Ruf/ 4s Pause) abwechselnd in der gezeichneten und in der nichtgezeichneten Lage. Im dadurch gebildeten Rufstromkreis fliesst in der Rufphase kein Gleichstrom. Am Messwiderstand RM tritt in der Rufphase ein nur durch das Rufsignal hervorgerufener Spannungsabfall auf.
Diese Wechselspannung gelangt zum Verstärker V1 und derart abgeschwächt zu dessen Ausgang, dass der nachgeschaltete Schwellwertschalter V2 in keinem Fall anspricht. Sobald beim Melden des gerufenen Teilnehmers in der Rufphase der Gabelumschaltekontakt GU umschaltet, beginnt in dem nun über die Teilnehmerstelle TN führenden Stromkreis zusätzlich ein Gleichstrom zu fliessen (Zeitpunkt to). Am Messwiderstand RM stellt sich demzufolge ein Gleichspannungsanteil ein, dem der Anteil der rhythmischen Rufwechselspannung überlagert ist. Der Gleichspannungsanteil wird im Verstärker V1 verstärkt und bewirkt ein exponentielles Ansteigen der Gleichspannung ug (Fig. 2) an dessen Ausgang.
Der vom Rufsignal herrührende Wechselspannungsanteil wird hingegen im Verstärker V1 abgeschwächt und erscheint an dessen Ausgang als der Gleichspannung ug überlagerte Spannung, woraus eine Ausgangsspannung uv1 resultiert. Durch entsprechende Dimensionierung der Anordnung, d.h. der Widerstände R1, R2 und des Kondensators C2, wird erreicht, dass wie erwähnt das alleinige Auftreten des Rufwechselspannungsanteils am Eingang des Verstärkers V1 keinesfalls Wirkung auf den nachgeschalteten Schwellwertschalter V2 hat. Sobald die Ausgangsspannung uv1 des Verstärkers V1 im Zeitpunkt t1 den Schwellwert uo erreicht, wechselt das Potential am Ausgang des Schwellwertschalters V2 von + U nach - U.
Der Zustandswechsel am Ausgang des Schwellwertschalters V2 stellt somit eine Information für den Übergang der Schleife vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand während der Rufphase dar, demzufolge dann das Rufsignal über die Kontakte k1, k2 abgeschaltet werden muss.
Um Auswirkungen von Zustandsänderungen im Rufstromkreis vortäuschenden Störungen auszuschliessen, kann diese Zustandsänderung einer bestimmten Anerkennungszeit unterworfen werden, d.h. die Abschaltung des Rufsignals wird nach dem Auftreten einer Zustandsänderung am Ausgang des Schwellwertschalters V2 um die Anerkennungszeit ta verzögert. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Schwellwertschalter V2 und der Rufan schaltung RA ein Verzögerungsglied VZ (z.B. ta = 20 ms) eingefügt. Falls während der Anerkennungszeit ta die Ausgangsspannung des Verstärkers V1 im Zeitpunkt t2 den Schwellenwert uo wieder unterschreitet, würde ohne besondere Vorkehrungen der Schwellwertschalter V2 in unerwünschter Weise an seinem Ausgang wieder umschalten, um dann nachher im Zeitpunkt t3 wieder das die Abschaltung des Rufsignals bewirkende Ausgangspotential zu liefern.
Dieses "Prellen" hätte eine verzögerte Abschaltung zur Folge.
Das bei Einhaltung einer Anerkennungszeit ta nach dem Melden der Teilnehmerstelle TN unerwünschte An- und Abschalten des Rufsignals wird nun durch die über die Widerstände R4 bis R6 am nicht invertierenden Eingang des Schwellwertschalters V2 bestimte Schwelle wie folgt verhindert: Wenn im Zeitpunkt t1 der Schwellenwert uo zum ersten Mal erreicht ist, wird beim Zustandswechsel am Ausgang des Schwellwertschalters V2 durch die entsprechend dimensionierten Widerstände R4 bis R6 die Schwelle am positiven Eingang des Schwellwertschalters V2 auf einen solchen unteren Wert uu herabgesetzt, dass bei Vorhandensein einer den niederohmigen Zustand der Rufstromschleife signalisierenden Eingangsgleichspannung in keinem Fall die Ausgangsspannung uv1 des Verstärkers V1 diese untere Schwelle uu unterschreiten kann.
Das störende, durch das überlagerte Rufsignal hervorgerufene Hin- und Herschalten des Schwellwertschalters V2 nach dem erstmaligen Erkennen des Schleifengleichstroms ist somit verhindert. Die eigentliche Abschaltung des Rufsignals erfolgt nach Ablauf der Anerkennungszeit ta im Zeitpunkt t4 durch Auftrennen des Rufstromkreises über die Kontakte k1, k2, worauf die verbleibende Ausgangsgleichspannung ug des Verstärkers V1 exponentiell zu sinken beginnt und bei Erreichen der unteren Schwelle uu im Zeitpunkt t5 diese wieder ihren oberen Wert uo annimmt. Die Abschaltung des Rufsignals während der Rufpausenphase erfolgt in bekannter Weise in der Vermittlungseinrichtung VE.
Im Falle einer während der Rufphase auftretenden Störung, die die Rufstromschleife in den nieder-ohmigen und vor Erreichen der oberen Schwellenspannung uo am Eingang des Schwellwertschalters V2 wieder in den hochohmigen Zustand versetzt, bleibt die Abschaltung des Rufsignals inaktiv. Sobald nämlich in diesem Fall die Schleife wieder hochohmig wird, sinkt die Gleichspannung ug am Ausgang des Verstärkers V1 exponentiell ab, bevor die für das Abschalten des Rufsignals massgebende obere Schwelle uo erreicht wird. Die Schaltung nimmt daher wieder ihren Ausgangszustand ein, aus dem sie bei Auftreten einer normalen Schleifenänderung wie oben beschrieben, die Abschaltung des Rufsignals herbeiführt.
In Fig. 3 ist ebenfalls qualitativ der Fall gezeigt, wo eine in der Rufstromschleife auftretende Störung nach dem Erreichen der oberen Schwelle, aber vor Ablauf der Anerkennungszeit ta wieder verschwindet. Nach Erreichen der oberen Schwelle uo im Zeitpunkt t1 wird die Schwelle wie beschrieben herabgesetzt. Wenn nun im Zeitpunkt t2 die Störung verschwindet, d.h. die Schleife wieder hochohmig wird, sinkt die Spannung uv1 am Ausgang des Verstärkers V1 ab. Sobald sie im Zeitpunkt t3 die untere Schwelle uu erreicht, schaltet der Schwellwertschalter V2 wieder um. Da die Umschaltung vor Ablauf der Anerkennungszeit ta stattfindet, erfolgt keine Abschaltung des Rufsignals.
Die Verzögerung für das Abschalten des Rufsignals ist im wesentlichen abhängig von der Zeitspanne zwischen dem Schliessen der Rufstromschleife in der Rufphase, d.h. dem Auftreten der Gleichspannung am Eingang des Verstärkers V1 und dem Erreichen des oberen Schwellenwertes uo durch die Spannung uv1 an dessen Ausgang, gegebenenfalls zuzüglich die Anerkennungszeit ta. Durch geeignete Dimensionierung der Gegenkopplung des Verstärkers V1 kann die Steilheit des exponentiellen Verlaufs seiner Ausgangsspannung und damit die Verzögerung für die Rufsignalabschaltung günstig beeinflusst werden. Erreichte typische Rufsignalabschaltzeiten nach dem Melden des Teilnehmers liegen im Bereich von 40...60 ms (inkl. einer Anerkennungszeit von 20 ms), je nach Leitungswiderstand.