DE1462204B2 - Explosionsgeschutztes Fernsprechgerat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein explosionsgeschütztes Fernsprechgerät, d. h. ein Fernsprechgerät, bei welchem in einer explosions- oder schlagwettergefährdeten Atmosphäre kein Teil liegt, dessen Spannungen oder Ströme eine explosionsgefährliche Gasmischung entzünden könnten, so daß alle schweren, umfangreichen und kostspieligen Explosionsschutzgehäuse entfallen. Ein Fernsprechgerät dieser Art eignet sich vor allem, wenn auch nicht ausschließlich, für die Fernsprechanlagen in Bergwerken.

Das Fernsprechgerät nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei Teilen besteht, die über eine Zweidrahtleitung miteinander verbunden sind, wobei der eine Teil zur Anbringung in der ungefährlichen Atmosphäre bestimmt ist und ein Wiederholungsrelais für Taktsignale sowie einen Fernsprechübertrager enthält, während der andere Teil zur Anbringung in der gefährlichen Atmosphäre bestimmt ist und den Handapparat, Transistorverstärker für das Mikrophon und den Hörer des Handapparats sowie einen Transistoroszillator enthält, der für die Dauer des Empfangs des vom ersten Teil stammenden gedämpften Rufstroms erregt ist und das Mikrofon des Handapparates als Summer betätigt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Stromversorgung der Elemente des in der gefährlichen Atmosphäre angeordneten Teils durch einen kleinen Akkumulator, der aus der Batterie des in der ungefährlichen Atmosphäre angebrachten Teils mit einer abgeschwächten Spannung und mit einem herabgesetzten Strom über die die beiden Teile verbindende Zweidrahtleitung aufgeladen wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung enthält die Anordnung zum örtlichen Empfang der ankommenden Rufe einen Verstärker, der den Oszillator derart in Betrieb setzt, daß das Mikrophon als Summer betrieben wird, und einen Handumschalter, der vorzugsweise in den Handapparat eingebaut wird und es dem Benutzer ermöglicht, den normalen Betrieb des Mikrophons während jeder Sprechperiode und/oder während jedes abgehenden Rufes wiederherzustellen, wobei dieser Umschalter auch Kontakte zur Umschaltung des kleinen Akkumulators vom Sprechverstärker auf den Rufstromverstärker und den Oszillator und umgekehrt enthält.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Die. einzige Abbildung der Zeichnung zeigt das Schaltbild eines nach der Erfindung ausgeführten Fernsprechgeräts.

Der in der ungefährlichen Atmosphäre, bei Bergwerken über Tag angeordnete Teil ist bei I dargestellt, während der in der gefährlichen Atmosphäre, bei Bergwerken unterTag, angeordnete Teil bei II gezeigt ist. Diese beiden Teile sind über eine Zweidrahtleitung zwischen den Klemmen F und L an den Teilen I und II miteinander verbunden.

Der Teil I ist an seinen Klemmen Q und R an das Fernsprechnetz angeschlossen. Über diese Klemmen gehen die ankommenden und abgehenden Rufsignale und Sprechströme. Zwischen diesen Klemmen liegt in Serie mit einem Kondensator 5 die Wicklung eines Übertragers 6 und in Serie mit einem Widerstand 4 ein Kontakt 3 eines Relais 2. Die Wicklung des Relais 2 ist zwischen dem negativen Pol einer Ortsbatterie 9 von beispielsweise 12 Volt und dem Kollektor eines Transistors 1 angeschlossen.

Der Transistor ist als Schalter geschaltet; sein Emitter ist über den Widerstand 8 mit der negativen Klemme der Batterie verbunden, während seine Basis über eine ÄC-Schaltung 7 an den positiven Pol der Batterie angeschlossen ist. Ein Gleichrichterelement 10 ist zwischen dem positiven Pol der Batterie 9 und dem Emitter des Transistors 1 angeschlossen, um den Schalter gegen eine unbeabsichtigte Aus,-lösung durch die Sprechströme zu schützen. Die Sekundärwicklung des Fernsprechübertragers 6 ist mit dem einen Ende an die Basis des Transistors 1 angeschlossen. Ihr anderes Ende ist mit der Ausgangsklemme F des Teils I verbunden. Die Klemme L ist mit dem negativen Pol der Batterie 9 über einen einstellbaren Dämpfungswiderstand 11 verbunden, und zwischen den KlemmeenF und L sind zwei Stromrichterelemente, beispielsweise Dioden, gegensinnig in Serie geschaltet, um diese Klemmen für die Rufsignale voneinander zu trennen.

Der Teil II, welcher die »Sprechstelle« darstellt, enthält ein Mikrophon 21, das an die beiden Umschaltkontakte α und b eines Handschalters 20 angeschlossen ist, einen Hörer 23, der zwischen den Klemmen A und B eines abgehenden Verstärkers IV angeschlossen ist, einen Oszillator III, der im entsperrten Zustand einen Tonfrequenzstrom von beispielsweise 1000 Hz erzeugt, und einen Verstärker V, der beim Empfang eines Rufstroms für diese Sprechstelle das Mikrophon 21 als Summer betätigt Eine Wählscheibe 24 ist zwischen der Klemme F und der Klemme A dargestellt, wobei der Mittelpunkt der Wählscheibe mit einer Klemme C des Verstärkers IV verbunden ist. Wenn die Anlage nicht als Selbstwählanlage ausgeführt ist, kann die Wählscheibe entfallen, wobei dann die Klemme F direkt mit der Klemme C verbunden ist.

Der Handschalter 20, der aus einer Taste am Handapparat bestehen kann, der nicht dargestellt ist und das Mikrophon, den Hörer und diesen Schalter enthält, besitzt fünf Umschaltkontakte α bis e. Er ist in der Zeichnung in der Sprechstellung dargestellt. In dieser Stellung verbinden die Kontakte α und b das Mikrophon 21 mit den Klemmeen E und D des abgehenden Verstärkers, der Kontakte, der an die Klemme L angeschlossen ist, liegt an- der gleichen Klemme D des Verstärkers, und die Kontakte d und e verbinden die Batterie 22 mit der Klemme L und der Klemme A des abgehenden Verstärkers. In der anderen Stellung des Schalters 20, die als »Rufstellung« bezeichnet wird, ist das Mikrophon über die Kontakte α und b mit den Klemmen X und Y des Oszillators III verbunden, die Kontakte c und d verbinden die Klemme L und den Minuspol der Batterie 22 mit der Klemme G des Oszillators III und des Summerverstärkers V, und der Kontakte e verbindet den Pluspol der Batterie 22 mit der Klemme / des Oszillators III und des Verstärkers V.

Die Batterie 22 besteht aus einem kleinen Akkumulator mit geringer Klemmenspannung, beispielsweise in der Größenordnung von 3,5 Volt, welche sich während der Sprechperioden über den Stromkreis auflädt, der von der Klemme L zur Klemme F über den Kontakt e, den Akkumulator, den Kontakt d, die Klemme A, den Widerstand 53, die Klemme C und den geschlossenen Kontakt der Wählscheibe 24 verläuft, wogegen dieser Akkumulator 22 während der Rufperioden mit dem Oszillator und dem Summerverstärker verbunden ist, so

daß diese Organe an Spannung liegen; in den Sprechperioden liefert dagegen der Akkumulator die Spannung zum abgehenden Verstärker IV.

Das Mikrophon 21 ist bei der dargestellten Ausführungsform ebenso wie die Hörerkapsel 23 ein elektromagnetischer Wandler. Es ist in der Sprechstellung mit den Klemmen D und E eines Eingangswiderstands 59 einer Transistorverstärkerstufe 50 verbunden. Die Kollektorvorspannung dieser Stufe wird von der negativen Klemme des Akkumulators 22 über die Klemme A und den Widerstand 53 zugeführt, während die Basisvorspannung von dem Widerstand 53 über den Spannungsteiler 54, 55 abgegriffen ,wird. Der Emitter des Transistors ist mit dem Fußpunkt dieses Spannungsteilers über den Widerstand 56 verbunden. Dieser Fußpunkt stellt die Klemme D des Verstärkers dar. Die Verbindung zwischen dem Widerstand 59 und der Basis erfolgt über eine Kopplungskapazität 58. Der Kollektorausgang des Transistors 50 ist mit der Klemme F der zum Teil I führenden Verbindungsleitung über die Klemme C und den geschlossenen Ruhekontakt der Wählscheibe 24 (falls vorhanden) verbunden. Eine zweite Verstärkerstufe 21 ist über eine Kopplungskapazität 61 zwischen dem Kollektorausgang des Transistors 50 und der Basis des Transistors 51 in Kaskade geschaltet. Der Emitter des Transistors 51 ist mit der Klemme D verbunden. Seine Kollektorvorspannung kommt von der Klemmet über die Primärwicklung eines Übertragers 52, und die Basisvorspannung wird in der dargestellten Weise an einem Spannungsteiler 57, 60 abgegriffen. Der Hörer ist an die Klemmen einer Filterschaltung angeschlossen, "die einen Längszweig 64, 65 und einen Querzweig 62 zwischen der Klemme A und der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Übertragers 52 enthält. Diese Sekundärwicklung ist über zwei gegensinnig in Serie geschaltete Stromrichterelemente 66 überbrückt, und ein Widerstand 63 verbindet die Klemme/4 mit dem einen Ende dieser Sekundärwicklung.

Der Summerverstärker V ist an die Klemme F der Verbindungsleitung angeschlossen. Er enthält zwei in Kaskade geschaltete Transistoren. Die Ansteuerung ,,erfolgt über die Kopplungskapazität 52 an der Basis des Transistors 39, die ihre Vorspannung über den Widerstand 41 von der Klemme / erhält, welche in der Rufstellung des Schalters 20 mit dem Pluspol der Batterie 22 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 39 ist direkt mit dieser Klemme / verbunden, und die Kollektorspannung wird über den Widerstand 45 zugeführt, der an die Klemme G angeschlossen ist, welche in der Rufstellung des Schalters 20 mit dem Minuspol des Akkumulators verbunden ist. Der Emitter des Transistors 40 der zweiten Stufe liegt an der Klemme G; diese Stufe wird über den Widerstand 46 zwischen dem Kollektorausgang des Transistors 39 und der Basis des Transistors 40 angesteuert, wobei eine Entkopplungskapazität 47 zwischen der B, a_sjs des Transistors 40 und der Klemme G angeschlossen ist. Die Kollektorvorspannung des Transistors 40 wird über den an die Klemme / angeschlossenen Widerstand 48 zugeführt, und der Ausgang S ist mit dem Eingang 5 des Oszillators III verbunden.

Die Eingangsklemme S des Oszillators III ist über ein Stromrichterelement 38 und einen Serienwiderstand 37 mit der Basis eines Schaltertransistors 34 verbunden, dessen Emitter über eine Diode 36 an die Klemme / angeschlossen ist und dessen Basisvorspannung von der Klemme/ über den Widerstand 34 geliefert wird. Der Kollektorausgang des Transistors 34 steuert über den Widerstand 32 die Emitter der Transistoren 26 und 27. Die Kollektoren der Transistoren 26 und 27, zwischen denen eine Entkopplungskapazität 31 angeschlossen ist, sind mit den beiden Enden der Primärwicklung 28 eines

ίο Übertragers 25 verbunden. Diese Wicklung hat eine Mittelanzapfung. Sie bildet mit dem Kondensator 33, der zwischen dem Kollektor des Transistors 34 und der Mittelanzapfung der Wicklung 28 angeschlossen

, ist, den Oszillatorkreis, der beispielsweise auf 1000 Hz abstimmbar ist. Die Rückkopplung erfolgt an den Basen der Transistoren 26 und 27 über eine weitere Wicklung 29 des Übertragers 25, deren Mittelanzapfung eine Vorspannung von der Klemme G über den Widerstand 30 erhält. Die abgestimmte Sekundärwicklung des Übertragers 25 ist mit den Klemmen X und Y verbunden, die an diejenigen Kontaktklemmen der Umschaltkontakte α und b angeschlossen sind, welche in der Ruf stellung des Umschalters 20 das Mikrophon 21 mit dem Oszillator verbinden.

Die Wirkungsweise der zuvor beschriebenen Schaltung kann nun wie folgt erläutert werden:

1. Empfang eines Anrufs: Der Rufstrom geht über die Klemmen Q und R in den Teil I, der den Anschlußkasten bildet. Das Relais 2 befindet sich in der Ruhestellung, so daß der Kontakt 3 geschlossen ist. Über den Abwärtstransformator 6 wird dieser Rufstrom auf die Leitung zwischen den Klemmen F und L gegeben. Er tritt über die Klemme F in den Verstärker V des Teils II ein. Dieser Verstärker gibt ein verstärktes Signal ab, das den Transistor 34 entsperrt, der den Oszillator blockiert hatte. Der Oszillator beginnt zu schwingen, und das Tonfrequenzsignal erregt das Mikrophon 21 als Summer.
Wenn der Rufstrom an den Klemmen Q und R aufhört, hört das über die Verbindungsleitung zwischen den Klemmen F und L übertragene schwache Signal auf, so daß der Oszillator 3 wieder gesperrt wird. Das Summersignal hört auch dann auf, wenn die Bedienungsperson den Handapparat zur Beant-

wortung des Anrufs abnimmt und den Schalter 20 in seine andere Stelfung bringt, wodurch das Mikrophon 21 vom Oszillator abgetrennt und mit dem abgehenden Verstärker IV verbunden wird. Die Batterie 22 ist dann von dem Verstärker V und dem Oszillator III abgetrennt und mit dem abgehenden Verstärker und dem Hörer verbunden. Sie ist dann außerdem, wie bereits erwähnt, mit der Verbindungsleitung an den Klemmen F-L verbunden, so daß sie sich während des Gesprächs auflädt.

2. Abgehender Ruf: Beim Abheben des Handapparats und Umlegen des Schalters 20 in die gezeigte Stellung wird die Batterie 22 mit der Verbindungsleitung verbunden. Der Schaltertransistor 1 wird stromführend, und das Relais 2 spricht an.

Wenn es sich um eine Sprechstelle für Handvermittlung handelt, wartet der Benutzer, bis die Vermittlungsstelle antwortet, nachdem die vom Kontakt 3 geschlossene Schleife in der Vermittlungsstelle das Rufsignal über das zugeordnete Leitungsrelais, das dann in der Vermittlungsstelle erregt wird, betätigt hat. Wenn es sich um eine Sprechstelle mit Wählvermittlung handelt, betätigt der Benutzer die Wählscheibe in der üblichen Weise, sobald er das Frei-

signal empfangen hat, wie es bei Fernsprechvermittlungen üblich ist. Die Wählscheibe ist in herkömmlicher Weise ausgeführt, d. h., daß beim Aufziehen der untere Kontakt der Wählscheibe 24 geschlossen wird, wodurch der Handapparat kurzgeschlossen wird, und daß die Wählscheibe beim Zurücklaufen in die Ruhestellung die zum Teil I führende örtliche Schleife abwechselnd öffnet und schließt. Dies hat zur Folge, daß das Relais 2 im Rhythmus der Wählimpulse anzieht und abfällt, wodurch der Batterie-Stromkreis, der von der entfernten Wählvermittlungsstelle über die Klemmen Q, R und die geschlossene Schleife verläuft, unterbrochen wird. Nach der Beendigung des Wählvorgangs findet das Gespräch in normaler Weise statt.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß in keinem Fall die gefährlichen Spannungen und Ströme der über Tag befindlichen Anlage, welche über die Schleife des Teils I an den Klemmen Q und R abgeschlossen wird, den Teil II der Anordnung erreichen können. Die von dem Teil II gebildete Sprechstelle besitzt daher die erforderliche Sicherheit für eine explosionsgefährdete Umgebung.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Fernsprechgerät zur Verwendung in explosionsgefährdeten Atmosphären od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei durch eine Zweidrahtleitung miteinander verbundenen Teilen besteht, von denen der eine Teil in der ungefährlichen Atmosphäre anzubringen ist und Einrichtungen zum Anschluß an das Fernsprechnetz mit einem Fernsprechübertrager und einem Niederspannungs-Ortsbatteriestromkreis für die Speisung eines darin enthaltenen Wiederholungsrelais für Taktsignale enthält, wogegen der andere Teil in der gefährdeten Atmosphäre anzubringen ist und einen Fernsprechhandapparat, einen Transistorverstärker für die Sprechsignale sowie eine Verstärker-Oszillator-Anordnung enthält, welche während des Empfangs des von dem ersten Teil gelieferten abgeschwächten Rufstroms erregt wird und das Mikrophon des Handapparates als Summer betätigt.

2. Fernsprechgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der elektronischen Schaltungen des in der gefährdeten Atmosphäre angebrachten Teils durch einen kleinen Akkumulator erfolgt, welcher von der Ortsbatterie des anderen Teils der Anordnung über die Verbindungsleitung aufgeladen wird.

3. Fernsprechgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen handbetätigbaren Umschalter, mit welchem der zweite Teil aus einer Wartestellung für ankommende Rufe in eine Stellung für abgehende Rufe und Gespräche umschaltbar ist.

4. Fernsprechgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter eine Taste am Handapparat ist.

5. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung des Wiederholungsrelais in dem in der ungefährdeten Atmosphäre angebrachten Teil von einem Transistor-Schaltverstärker gesteuert wird und daß in dem in der gefährdeten Atmosphäre angebrachten Teil eine Wählscheibe· angeordnet ist, welche den Akkumulatorstrom auf der Zweidraht-Verbindungsleitung zur Steuerung des Wiederholungsrelais über den Transistor-Schalterverstärker unterbricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen