CN1269642A - 铃流发生器备份的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铃流发生器备份的方法和装置,它在铃流板内部实现铃流发生器的备份,每块铃流板上包括两个铃流发生器和一套铃流切换电路。铃流切换电路在两个铃流发生器的输出信号之间进行切换,选择其中的一路输出到背板上,当该路信号出现故障时,自动切换到另一路上去,铃流切换电路由铃流检测电路、逻辑控制电路和切换开关等组成,其中逻辑控制电路含有中央处理单元CPU芯片,它除了实现铃流切换功能外,还具有告警功能。

Description

铃流发生器备份的方法和装置

本发明涉及通信电路技术领域，具体地说涉及电话通信设备中一种用于振铃信号源热备份的方法和装置。

铃流发生器用于向电话机提供振铃信号。在通信设备中，铃流往往和电源一样采用集中提供的方式，即在一个或若干个子框中有专门的铃流板用于向其它单板提供铃流信号。铃流板也可以和电源板设计在一起，向其它单板同时提供铃流和各种直流电源。为了防止因铃流发生器的损坏而导致通信设备无法进行振铃，一般要插两块铃流板进行热备份。由于铃流是一种交流信号，两个铃流发生器输出的铃流信号存在一定的相位差，所以它们不能象直流电源那样通过二极管隔离后就可以直接连接起来进行负荷分担热备份，这使得铃流的备份不象直流电源的备份那样简单。

解决这个问题的办法之一是在每个子框内插两块铃流板，它们采用主备用热备份，即两块铃流板中只有一块板的输出被使用，另一块板的输出被切断。输出被使用的板称为主用板，输出被切断的板称为被用板。当主用板出现故障时，其输出马上被切断，变为被用板，而原被用板的输出则马上被使用，变为主用板。办法之二是在每个子框内插一块铃流板，铃流板在两个子框之间进行负荷分担热备份，即正常工作时每块铃流板都只向一个子框提供铃流，当某个子框中的铃流板出现故障时，其输出马上被切断，而将相邻子框上的铃流接至该子框上，此时该相邻子框上的铃流板要同时向两个子框提供铃流。这两种办法存在的一个共同特点是：子框的背板上要安装诸如继电器之类的切换元件或装置，用于在两个铃流源之间进行切换，当其中一个铃流源不能正常工作时，马上切换到另一个铃流源上去。这使得背板变得复杂，使背板的维护变得困难，使背板的设计和调试不能独立于铃流板，而且无法将背板设计成全总线结构。

本发明的目的在于克服上述方法所存在的缺点，提出一种不需要在背板上安装铃流切换元件或装置的方法和装置，使得背板的设计、安装和调试可以独立于各单板。

本发明是通过如下方法实现的：每个子框内只插一块铃流板，每个铃流板上设有两个铃流发生器和一套铃流切换电路。铃流切换电路在两个铃流发生器的输出信号之间进行切换，选择其中的一路输出到背板上，当该路信号出现故障时，自动切换到另一路上去。

由于主备用铃流发生器及铃流切换电路都在一块单板上，所以背板上不再需要设计和安装铃流切换元件或电路，而只需要提供铃流总线即可。这样，背板的设计和调试就完全独立于铃流板，这特别适合于全总线结构的背板。

本发明进一步涉及实现上述方法的一种装置，它在结构上表现为子框中的一块单板，该单板包括两个铃流发生器和一套铃流切换电路，铃流切换电路由铃流检测电路、逻辑控制电路和切换开关等组成，其中逻辑控制电路含有中央处理单元CPU芯片，它除了实现铃流切换功能外，还具有告警功能。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明：

图1为本发明铃流板的组成框图；

图2为本发明铃流切换电路的粗框图；

图3为本发明铃流切换电路的详细原理框图；

图4为本发明铃流发生器的电原理图；

图5为本发明铃流的切换和保护部分的电原理图；

图6为本发明铃流检测电路的电原理图；

图7为本发明逻辑控制电路的电原理图；

图8为采用本发明所给出的铃流备份方法时各单板之间关于铃流信号的连接关系；

图9为采用现有的铃流备份方法时各单板之间关于铃流信号的连接关系。

参见图1，铃流板包括两个铃流发生器1和一个铃流切换电路2。两个铃流发生器1分别输出铃流信号a和b，铃流切换电路2在铃流信号a和b之间选择其中的一路作为铃流板的输出信号c，当被选择的铃流信号不能正常输出时，铃流切换电路2马上切换到另一路上去。

如图4所示，铃流发生器1采用现有铃流板中常用的铃流模块N1，其输入为-48V一次电源，输出Out即为铃流信号a或b。

参见图2，铃流切换电路2包括二选一电路3、逻辑控制电路4、铃流检测电路5和输出保护电路6。二选一电路3在逻辑控制电路4的控制下在两路铃流信号a和b之间选择其中的一路输出到输出保护电路6和铃流检测电路5上，铃流检测电路5对所选择的铃流信号进行检测，并将检测结果送往逻辑控制电路4上，逻辑控制电路4根据检测结果决定是否需要对铃流信号进行切换。当两路铃流信号a和b都出现故障时，逻辑控制电路4控制输出保护电路6切断信号输出，以不对背板总线产生干扰。输出保护电路6的另一个作用是防止因背板总线短路而损坏铃流发生器1。

参见图3，逻辑控制电路4包括中央处理器11和通信口收发缓冲器15，中央处理器11对铃流检测电路5进行监视、对二选一电路3和输出保护电路6进行控制，并通过通信口d与所在子框中的主控板进行通信。通信口收发缓冲器15的作用是进行电平匹配和隔离，既与子框中的主控板能够可靠通信，又对中央处理器11起保护作用。

参见图3和图5，二选一电路3包括切换元件7和驱动元件8，切换元件7采用继电器J1，用于在两路铃流信号a和b之间进行切换，驱动元件8采用电流放大芯片N2，其作用是对来自中央处理器11的控制信号进行放大以驱动切换元件7。

参见图3和图6，铃流检测电路5包括铃流检测器9和隔离器10，铃流检测器9由N3、R1、C1和C2组成，用于对铃流信号进行检测，并将检测结果送给中央处理器11。由于铃流信号的电压很高，为了防止铃流信号干扰和损坏中央处理器11，在铃流检测器9和中央处理器11之间需要设置隔离器10进行隔离。隔离器10由光耦芯片N4及电阻R2、R3和R4组成。

参见图3和图5，输出保护电路6包括切断元件12、驱动元件13和保险电路14。切断元件12采用继电器J2，用于切断或接通铃流输出信号；驱动元件13采用电流放大芯片N2，用于放大来自中央处理器11的控制信号以驱动切断元件12；保险电路14用于当输出短路或遇到雷击时保护铃流发生器，它由保险管G1和雷击保护器G2组成。

参见图7，中央处理器11由单片机N5及其外围电路N7、N8、G3、C3和C4等组成，它通过铃流检测电路5对铃流信号进行监视，一旦发现没有铃流输出，马上控制切换元件7进行铃流切换。如果切换后还是没有铃流输出，则说明该铃流板已无法使用，马上控制切断元件12切断输出，以防止故障范围扩大，同时通过通信口d向所在子框的主控板发出告警信号。

中央处理器11和通信口d使得铃流板具有智能功能，除了能够控制铃流切换和发出告警信号外，还能在所在子框主控板的控制下实现其它功能。比如，对于总线结构及通用槽位的背板，为了防止一块以上铃流板同时插入到同一个子框中时造成铃流输出短路，要求切断元件12在上电时的初始状态为断开状态，即一方面继电器J2采用常开触点的接法，另一方面单片机N5在上电初始化时要将继电器J2置为断开状态、并向所在子框的主控板报告自检状态，只有在收到主控板发来的要求输出铃流的命令后，才可以将继电器J2置为接通状态。

单片机N5采用具有内置程序存储器和数据存储器的MCS51系列单片机，它具有外围电路简单、输入输出口多、价格低等特点。通信口d采用MCS51单片机串口，接口电平采用单极性TTL电平，这种方式既能保证子框内的可靠通信，又具有电路简单、编程方便的特点。通信口收发缓冲器15采用集电极开路的单极性同相缓冲芯片N6，它使子框中各单板可共享背板上的通信总线，同时又保护单片机N5不受背板上各种信号的干扰和可能造成的破坏性冲击。电压监视芯片N7和反相器N8构成了单片机N5的复位电路，它一方面用于单片机N5的上电复位，另一方面还具有监视程序跑飞的功能，即单片机N5必须在程序中以高于每秒一次的速度通过P3.3口向电压监视芯片N7发送脉冲信号或电平跳变信号，否则电压监视芯片N7将对单片机N5进行复位，这样，一旦单片机N5的程序跑飞，就会被复位，使程序重新启动。

单片机N5的输入输出端口P1.0～P1.7采用了冗余备份和监督的技术，其中端口P1.0和P1.1之间互为备份和监督，用于输入铃流检测信号，当两个端口的输入状态不一致时，说明其中的一个端口发生了故障，应立即告警；端口P1.2～P1.4之间进行备份和监督，用于控制二选一电路3，备份和监督的方法是选择其中的一个端口作为输出，另外两个端口作为输入，当两个输入端口的状态不一致或输入端口的状态与输出端口不一致时，说明其中的一个端口发生了故障，应立即告警；端口P1.5～P1.7之间进行备份和监督，用于控制输出保护电路6，其备份和监督的方法与端口P1.2～P1.4相同。采用三个端口进行备份和监督的优点在于：当只有一个端口发生故障时，可以判断出是输出口发生故障还是输入口发生故障，如果是输出口发生故障，则在发出告警信号的同时，将该输出口改为输入口，而将两个输入口中的一个改为输出口，使其仍能发挥正常的控制作用。

对于现有的通过在背板上安装铃流切换元件或电路的铃流备份方法，若某块铃流板损坏，其更换方法是将该块铃流板拔下来，然后换上能正常工作的铃流板。对于本发明所给出的铃流备份方法，铃流板可以采用同样的更换方法，只是在更换期间所在子框不能向电话振铃，所以更换速度要快。标准的振铃方法是1秒通4秒断，所以如果能将更换时间控制是8秒以内，最多只丢失一次振铃声，一般不会影响电话被叫方听到振铃声。为了避免在更换铃流板时出现这种铃流间断的现象，本发明还有另一种更换铃流板的方法：当铃流板中有一路铃流发生器1发生故障时，就对其进行更换，更换时先在另一个槽位上插入正常的铃流板，然后再将有故障的铃流板拔下来，这样就不会出现铃流间断的现象。

本发明所采用的各种器件的型号如下：

N1：                铃流发生模块DRG48V75F25L，

N2：                驱动芯片ULN2003A，

N3：                铃流检测芯片TCM1520A，

N4：                光耦芯片TLP535，

N5：                单片机W78E54，

N6：                通信口收发芯片7407，

N7：                电压监视芯片MAX705，

N8：                反相器74HC04，

R1：                2.2千欧姆电阻，

R2：                1千欧姆电阻，

R3：                10千欧姆电阻，

R4：                10兆欧姆电阻，

C1：                10μF/50V电解电容，

C2：                0.47μF/220V交流电容，

C3、C4：            30pF瓷片电容，

J1、J2：            继电器TX2-5V，

G1：                1安培保险管，

G2：                雷击保护器TPA180B，

G3：                12.0MHz晶体。

参见图8和图9，对于现有的铃流备份方法，铃流板18和子框中的其它单板17通过背板上的铃流切换装置19相连，铃流板18槽位固定，背板设计复杂。如果采用本发明所给出的铃流备份方法，铃流板16和子框中的其它单板17之间通过背板上的铃流总线c相连即可，这样背板的设计不必考虑铃流的备份，不必安装有源器件，从而简化了背板的设计、生产和维护难度；背板可以设计成全总线结构，使各槽位通用；必要时，可在铃流板16上实现铃流切换电路的备份，其难度比在背板上实现铃流切换装置19的备份要低，因为背板的设计和改动涉及整个子框，而铃流板16的设计和改动只涉及它自己。

Claims (8)

1、一种铃流发生器备份的方法，其特征在于，铃流发生器的备份是在铃流板内部实现的。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个子框内只需插一块铃流板，每个铃流板上设有两个铃流发生器(1)和一套铃流切换电路(2)。

3、用于实现权利要求1所述方法的一套装置，包括二选一电路(3)、逻辑控制电路(4)、铃流检测电路(5)和输出保护电路(6)，其特征在于，所述的逻辑控制电路(4)含有中央处理器(11)。

4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的逻辑控制电路(4)配置有用于与子框中的主控板进行通信的通信口(d)。

5、如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的输出保护电路(6)配置有受中央处理器(11)控制的用于切断铃流输出的切断元件(12)。

6、如权利要求3或5所述的装置，其特征在于，所述的切断元件(12)在上电时的初始状态为断开状态。

7、如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的中央处理器(11)采用MCS51单片机(N5)。

8、如权利要求3或7所述的装置，其特征在于，所述的单片机(N5)的输入输出端口P1.1～P1.7采用冗余备份和监督技术，即端口P1.0和P1.1之间互为备份和监督，端口P1.2～P1.4之间进行备份和监督，端口P1.5～P1.7之间进行备份和监督。

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