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Einrichtung zum Mitsprechen und Mithören an Vierdraht-und Zweidrahtstromkreisen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum hochohmigen Mitsprechen und
Mithören an Vierdraht- und Zweidrahtstromkreisen in Fernwahlämtern.
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Es sind bereits Einrichtungen dieser Art bekanntgeworden, die aber
meist kein gleichzeitiges und genügend hochohmiges Mithören und Mitsprechen erlauben,
also eine zu große Einfügungsdämpfung und eine zu geringe Übergangs- und/oder Rückhördämpfung
aufweisen. So verwendet eine bekannte hochohmige Einrichtung zur Anschaltüng an
Vierdraht-und Zweidrahtstromkreise zwei an sich niederohmige Gabelschaltungen, die
über hochohmige Vorwiderstände oder in beiden Richturigen verstärkende Anpassungsverstärker
(Zweirichtungsverstärker) an die Leitungen angeschaltet werden. Bei Verwendung hochohmiger
Vorwiderstände benötigt diese Anordnung auf den Sendeseiten (Mikrofon- bzw. Sprechseiten)
der Gabel Leistungsverstärker,. um die großen Verluste in den hochohmigen Vorwiderständen
auszugleichen. Damit wird die Schaltung relativ aufwendig, und es ergibt sich ein
ziemlich hoher Stromverbrauch. Vor allem kann die dadurch erzeugte Verlustwärme
in dem angestrebten kleinen Gehäuse schwierig zu beherrschende Sekundärprobleme
aufgeben. Außerdem sind die Gabelschaltungen an sich schon ziemlich kompliziert
und erfordern einen genauen Abgleich. Weiterhin zeigt sich, daß durch die hochohmigen
Vorwiderstände der Verstärkungsgrad der Verstärker zum Ausgleich der in diesen Widerständen
verlustig gegangenen Energie sowohl auf der Sprech- als auch auf der Hörseite so
weit heraufgesetzt werden muß, daß die Änderungen der Abschlußwiderstände auf der
Leitungsseite sogar stärker als normal die Rückhördämpfung verschlechtern können.
Die Anordnung mit Zweirichtungsverstärkern (negative Impedanzen im Leitungszug oder
Verstärker; bei denen die Verstärkungsrichtung mit hoher Geschwindigkeit umgeschaltet
wird) führt ebenfalls auf komplizierte und umständliche Schaltungen.
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Bei einer anderen bekanntgewordenen Einrichtung zum hochohmigen Mitsprechen
und Mithören müssen die Leitungen zur Anschauung aufgetrennt werden und zur Ankopplung
die Wicklungen eines Gabelübertragers eingefügt werden, was sich normalerweise in
der Praxis schaltungstechnisch nicht ermöglichen läßt.
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Ziel der Erfindung ist es deshalb, eine Mitsprech-und Mithöreinrichtung
für Vierdraht- und Zweidrahtstromkreise zu schaffen, welche die folgenden an eine
solche Einrichtung zu stellenden Forderungen erfüllt: 1. Der Eingangswiderstand
soll groß gegen den Wellenwiderstand der zu prüfenden Leitungen sein (mindestens
10- bis 20fach), damit die Einfügungsdämpfung gering bleibt.
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2. Durch die Mitspreeh- und Mithöreinrichtung soll möglichst kein
Übersprechen von einem Leitungszweig auf den anderen auftreten. Das bedeutet, daß
die Übergangsdämpfung hoch sein muß.
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3. Es ist ein gewisses Maß an Rückhören von der Sendeseite (Mikrofon)
auf die Empfangsseite (Hörer) derPrüfeinrichtung erwünscht. Das Rückhören soll jedoch
in keinem Fall, auch wenn die zu prüfenden Leitungen einmal fälschlicherweise nicht
abgeschlossen sind, so groß werden, daß über das Sprechzeug bzw. den Handapparat
eine Selbsterregung eintritt, wodurch nicht nur die zu prüfende Leitung, sondern
auch benachbarte Stromkreise gestört werden könnten. Das bedeutet, daß die Rückhördämpfung
vom Leitungswiderstand der angeschlossenen Leitung nicht zu stark abhängen darf,
sondern einen möglichst definierten und konstanten Wert aufweisen soll.
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4. Die Einrichtung soll universell für die Prüfung von Vierdraht-
und Zweidrahtstromkreisen verwendbar sein. Bei Anschluß an Zweidrahtstromkreise
(eine Leitungsseite der Prüfeinrichtung nicht angeschlossen) sollen sich die gleichen
Werte der Betriebsdämpfung in Sende- und Empfangsrichtung, Einfügungs-, Übergangs-
und Rückhördämpfung ergeben als bei Vierdrahtstrornkreisen.
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5. Es soll jedes handelsübliche Sprechzeug bzw. jeder übliche Handapparat
anschließbar sein.
6. Bei Anschaltung an Vierdrahtstroxtikreise
ninß sowohl in Sende- als auch in Empfangsribhtung auf beiden Leitungen die gleiche
Phasenlage auftreten, da sonst bei Verbindungen mit einer Gabel ohne Zwischenschaltung
von Verstärkern ein Auslöschen des Pegels auftritt.
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7. Die Leitungseingänge der Prüfeinrichtung sollen möglichst gut symmetrisch
und gleichstrommäßig aufgetrennt sein.
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8. Die Einrichtung soll möglichst klein und handlich sein und bei
Entstörungsarbeiten nicht hindern.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung wird nun an Hand einiger Figuren
näher erläutert, Dabei ist Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung,
Fig.2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Rückhörens in Abhängigkeit von der
Leitungsimpedanz, Fig. 3 die Aufbauskizze eines Gerätes nach der Erfindung.
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Die Einrichtung zum Mitsprechen und Mithören an Vierdraht und Zweidrahtstromkreisen
nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß für jede der beiden Leitungsseiten
einer Vierdrahtleitung ein Hörverstärker 13 bzw. 14 mit hohem Eingangswiderstand
und ein Sprechverstärker 15 bzw. 16 mit hohem Ausgangswiderstand vorgesehen ist
und der Eingang des einen Hörverstärkers 13 zusammen mit dem Ausgang des zugehörigen
Sprechverstärkers 15 an die eine Leitungsseite 7 und das andere Verstärkerpaar 14,
16 in entsprechender Weise an die andere Leitungsseite 10 anschließbar ist, daß
die Ausgänge der beiden Hörverstärker und die Eingänge der beiden Sprechverstärker
gegebenenfalls über Entkoppelglieder jeweils parallel geschaltet sind und dieAbhöreinrichtung,
beispielsweise ein Fernhörer 24, an die Hörverstärkerausgänge und ein Mikrofon 21
an die Sprechverstärkereingänge gegebenenfalls über 3e einen weiteren Verstärker
angeschlossen ist und daß vom Mikrofon 21 auf den Hörer 24 ein Rückhörweg vorgesehen
ist, der entweder aus einem Verstärker 3,5 oder einem Koppelwiderstand besteht und
so geschaltet ist, daß die vom Mikrofon über ihn auf den Hörer gelangende Spannung
gegenphasig zu den vom Mikrofon über die beiden jeweils aus der Serienschaltung
von Sprechverstärker, Leitungsanschluß und Hörverstärker bestehenden Wege zum Hörer
gelangenden Spannungen ist.
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Im Prinzipschaltbild der Fig. 1 stellen 5 und 6 die Leitungsübertrager
mit den -drei Wicklungen 7, 8, 9 bzw. 10, 11., 12 dar. Dabei werden die Wicklungen
7 bzw. 10 (Leitungsseiten) an die beiden Leitungspaare eines Vierdrahtstromkreises
angeschlossen. Bein Prüfen von Zweidrahtstromkreisen wird nur einer der beiden Anschlüsse
7 oder 10 wahlweise benutzt. An die Wicklungen 8 bzw. 11 sind die Eingänge zweier
Hörverstärker 13 bzw. 14 angeschlossen, die einen hohen Eingangswiderstand aufweisen.
An die dritten Wicklungen der Übertrager 9 bzw. 12 sind die Ausgänge der Sprechverstärker
15 bzw. 16 angeschlossen, die erfindungsgemäß einen hohen Ausgangswiderstand haben.
Der Ausgangswiderstand -der Sprechverstärker muß deswegen hoch sein, weil der Eingangswiderstand
der Prüfeinrichtung, von den Leitungsseiten her betrachtet, der z. B. für die Leitungsseite
7 durch die Parallelschaltung des Eingangswiderstandes des Hörverstärkers 13 und
des Ausgangswider-Standes des Sprechverstärkers 15 (unter Berücksichtigung des Transformationsverhältnisses)
gegeben ist, groß sein muß gegen den Wellenwiderstand der zu prüfenden Leitung,
um eine geringe Einfügungsdämpfung zu gewährleisten. Dieser hohe Ausgangswiderstand
der Verstärker 15 und 16 hat andererseits gewisse Nachteile, auf deren Auswirkung
und erfindungsgemäße Bekämpfung weiter unten bei der Besprechung des Rückhörens
noch näher eingegangen wird. Die beiden Hörverstärker 13 und 14 werden nun ausgangsseitig,
die beiden Sprechverstärker 15 und 16 eingangsseitig, eventuell über Entkoppelglieder,
zusammengeschaltet. In Fig. 1 sind die Hörverstärker z. B. über die Widerstände
17 und 18 voneinander entkoppelt. Die Kontakte 19 und 20, auf deren Funktionsweise
ebenfalls weiter unten noch eingegangen wird, seien zunächst .als .geöffnet angenommen.
An die Eingänge ;der Sprechverstärker ist eine Sprecheitrichtung, z. B. ein Mikrofon
21, über eine Sprechtaste 22 angeschlossen. An die Ausgänge der Hörverstärker schließt
sich (im Beispiel Tiber einen weiteren Verstärker 23) der Hörer 24 an. Der Verstärker
25 bildet erfindungsgemäß einen Gegenkopplungsweg vom Mikrofon auf den Hörer. Er
kann eventuell auch einfach durch einen Widerstand ersetzt werden. Durch seine Einfügung
läßt sich in Kombination mit den Schalterkontakten 19 und 20, die von den Leitungssteckern
betätigt werden, das Rückhören bei dieser einfachen Schaltungsanordnung so weit
beherrschen, daß auch im ungünstigsten in der Praxis vorkommenden Fall keine .Störungen
eintreten können. Die Wirkungsweise dieser Rückhörschaltung ist wie folgt: Bei gedrückter
Sprechtaste 22 gelangt beim Besprechen des Mikrofons 21 über den Sprechverstärker
15, den Übertrager 5, den Hörverstärker 13, den Widerstand 17 und den Verstärker
23 die vom Mikrofongelieferte Spannung auf den Hörer 24, ebenso auch .über den Weg
116, 6, 14, 18 und 23. Das hierdurch bedingte Rückhören ist um so stärker, je höher
der Abschlußwiderstand an den Leitungsseiten 7 und 10 ist, da sich wegen
des hohen Ausgangswiderstandes der Sprechverstärker eine Spannungsteilung mit den
Leitungswiderständen ergibt. Bei vollkommen leer laufenden Anschlüssen 7 und 1-0
kann die über diese beiden Wege rückgekoppelte Spannung so groß werden, daß sich
die Einrichtung über Mikrofon und Hörer selbst erregt (akustische Rückkopplung über
das Sprechzeug). Um dies zu vermeiden, sind bei der Einrichtung nasch Fig. 1 erfindungsgemäß
zwei zusätzliche Maßnahmen getroffen. Erstens enthalten die beiden Leitungsstöpsel,
mit denen das Prüfgerät z. B. in Fernwühlämtern an die zu prüfenden Vierdmht-und
Zweidrahtstromkreise angeschlossen wird, die Schalterkontakte 19 bzw. 20, die z.13.
im Ruhezustand die Ausgänge der Hörverstärker kurzschließen und nur dann öffnen,
wenn die Stöpsel in die entsprechenden Klinken des Gestenrahmens eingesteckt werden.
Dadurch wird das Rückhören über die Leitungswege während des Umsteckens von einer
zu prüfenden Leitung auf die -andere oder - beim Prilfen von Zweidrahtleitungen
= über den jeweils nicht benutzten Zweig unterbunden. Zum zweiten ist ein zusätzlicher
Rückhörweg 25 vorgesehen, der so geschaltet ist, daß die über ihn und den Verstärker
23 vom Mikrofon 21 auf den Hörer 24 -gelangende Spannung gegenphasig zu der über
die beiden Leitungswege dort anliegenden Spannung ist. Die Höhe der
Gegenkopplungsspannung
ist gemäß vier Erfindung so eingestellt, daß bei Abschluß der beiden Leitungsseiten
7 und 10 mit dem Nennwert des Leitungswiderstandes die über die Leitungswege auf
den Hörer 24 gelangende Spannung so weit überkompensiert wird, daß sich der verlangte
Wert der kückhördämpfung ergibt.
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Zur Erläuterung des Gesagten ist in Fig.2 die resultierende Rückhörspannung
U)? in Abhängigkeit vom Leitungswiderstand ZL grafisch dargestellt. Durch die gegenphasige
Zuführung der Riickhörspannung über den Weg 25 und die entsprechende Bemessung dieses
Anteils ergibt sich ein deutliches Minimum (resultierende Rückhörspannungfl) bei
einem Leitungswiderstand ZL, der zwischen dem Nennwert ZL"e"" des Leitungswiderstandes
ZL=cc liegt. Im Minimum tritt ein Phasensprung der resultierenden Rückhörspannung
um 3.80° ein. Die bei höheren Leitungswiderständen ZL über die Leitungswege gelangenden
Rückhöranteile werden durch die Gegenkopplung um den Betrag UR, geschwächt.
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Im praktischen Betrieb hat sieh gezeigt, daß mit dieser Anordnung
auch in ungünstigen Fällen beim Prüfen fehlerhafter, nicht abgeschlossener Leitungen
sich keine Schwingungen aufschaukeln, da zumindest durch die Leitungskapazität von
Fernsprechleitungen noch eine gewisse endliche Leitungsimpedanz Zr, vorhanden ist.
Ein über das normale Maß hinausgehendes Rückhören zeigt dann an, daß die Leitung
nicht abgeschlossen ist. Bei nicht eingesteckten Leitungsstöpseln wird das Rückhören
über die Leitungswege durch die Schalterkontakte 19 und 20 unterbunden, über den
Gegenkopplungsweg 25 stellt sich die Rückhörspannung UR, am Hörer 24 ein.
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In der Einleitung wurde bereits erwähnt, daß die Einrichtung zum Mitsprechen
und Mithören an Vierdraht- und Zweidrahtstromkreisen so klein und handlich aufgebaut
werden soll, daß sie bei Entstörungsarbeiten nicht hinderlich ist. Es ist zweckmäßig,
sie z. B. in einem flachen Gehäuse unterzubringen, das in der Brusttasche eines
Arbeitskittels getragen werden kann. Dazu werden die nach Fig. 1 benötigten Verstärker
zweckmäßig als Transistorverstärker in Miniaturbauweise ausgeführt, die aus der
Amtsbatterie gespeist werden. Als Übertrager werden möglichst kleine Typen mit hochwertigen
Kernblechen verwendet. Übertrager der Größe M30 mit Kernblechen aus Mumetall haben
sich bei einer Ausführungsform gut bewährt. Das Übersetzungsverhältnis zwischen
den drei Wicklungen 7, 8 und 9 bzw. 10, 11
und 12 kann dabei einfach
1:1:1 sein. Die Leitungsseiten werden zur Gleichstromtrennung des Eingangs aus zwei
Hälften symmetrisch gewickelt und durch einen Kondensator verbunden. Diese Wicklungen
sind so geschaltet, daß sowohl beim Mitsprechen über die beiden Sprechkanäle auf
beide Leitungsseiten gleichphasige Signale gelangen wie auch beim Mithören an beiden
Leitungsseiten gleichzeitig anliegende Signale gleichphasig auf den Hörer gelangen.
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Eine Aufbauskizze eines Gerätes, in dem die erfindungsgemäße Einrichtung
untergebracht werden kann, ist in Fig. 3 dargestellt. Das Gehäuse 26 ist flach gehalten
und kann aus Kunststoff oder Stahlblech hergestellt sein. An der oberen Stirnseite
des Gehäuses ist eine mehrpolige Messerleiste angebracht (nicht sichtbar), in welche
die mit einer Haube abgedeckte Federleiste 27 aufgesteckt ist. Aus der Haube der
Federleiste führen die beiden Leitungsschnüre 28 und 29 -fit den und 31 heraus.
Die Steckerpole dieser Stöpsel -entsprechen den Anschlüssen 7 und 10 in Fig. 1.
Eine dritte Schnur 32 mit dem Stöpsel 33 führt zur Spannungsklinke (+/--Klinl@e)
des Gestellrähmens, während eine weitere Schnur 34 zu einer Walzenraufe führt, in
die der Walzenstecker eines beliebigen Sprechzeugs oder Handapparats eingesteckt
wird. Außerdem Wird in .der Haube der Federleiste 27 zweckmäßig .der Mitspreehschalter
22 so angebracht, daß er von oben erreichbar ist, während das Gerät in der Brusttasche
eines Arbeitskittels getragen wird.
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Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung hat noch den Vorteil, daß das Gerät
26 auch allein als Steckeinheit zum Einstecken in ein größeres und umfangreicheres
Prüfgerät verwendet werden kann. Dabei braucht dieses Prüfgerät lediglich eine entsprechende
Aufnahmefederleiste enthalten.