DE1487944C3 - Schaltungsanordnung für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen zur Betätigung von Schaltmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen zur wirksamen Beeinflussung von Schaltmitteln mit Hilfe der in einem aufgeladenen Kondensator gespeicherten Energie. Solche Anordnungen werden z. B. dort benötigt, wo Spannungsquellen von nur geringem Leistungsvermögen zur Verfugung stehen, also beispielsweise in Vorfeldeinrichtungen, die keine eigene Stromversorgung besitzen und über Fernmeldeleitungen von der übergeordneten Vermittlungsstelle her gespeist werden.

Es ist eine Anordnung vorgeschlagen worden, bei der die Schaltmittel durch den Entladestrom eines über zwei Eingangsklemmen (z. B. über eine zweiadrige Fernmeldeleitung) aufladbaren Kondensators betätigt werden und bei der der betreffende Entladestromkreis von einer Schaltvorrichtung (z. B. einem Transistor) einschaltbar ist, deren Steuereingang (Basisanschluß) mit einem in den Aufladestromkreis eingefügten, für den Aufladestrom in Durchlaßrichtung gepolten Gleichrichter verbunden ist und die durch die an diesem Gleichrichter auftretende Sperrspannung bzw. durch den von dieser Spannung verursachten Strom in ihren leitenden Zustand steuerbar ist, wobei eine solche Sperrspannung dann auftritt, wenn die an den beiden Eingangsklemmen anliegende äußere Spannung gegenüber der unterdessen erreichten Kondensatorspannung abgesenkt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgeschlagene Anordnung weiter zu verbessern. Auch sie bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, bei der der über das zu betätigende Schaltmittel verlaufende Entladestromkreis eines über zwei Eingangsklemmen aufladbaren Kondensators von einer mit einem Steuereingang versehenen Schaltvorrichtung einschaltbar ist und bei der der Steuereingang dieser Schaltvorrichtung mit einem in den Aufladestromkreis des Kondensators eingefügten Widerstand verbunden ist, der vorzugsweise als ein für die Richtung des Aufladestromes durchlässiger Gleichrichter ausgebildet ist und bei der der genannten Schaltvorrichtung eine geeignete — d. h. sie in ihren leitenden Zustand versetzende — Steuerspannung bzw. ein geeigneter Steuerstrom zugeführt wird, wenn die an dem genannten Widerstand auftretende Potentialdifferenz durch Absenkung der an den beiden Eingangsklemmen anliegenden äußeren Spannung ihr Vorzeichen wechselt.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der in den Aufladestromkreis eingefügte Widerstand von einer durch Spannungsteilung aus der Kondensatorspannung abgeleiteten Teilspannung derart vorgespannt ist, daß der genannte Vorzeichenwechsel dann auftritt, wenn die an den beiden Eingangsklemmen anliegende äußere Spannung jene Teilspannung unterschreitet.
Auf diese Weise entsteht eine Schaltung, die es ge-

stattet, bei gegebenem, z. B. sinusförmigem Verlauf der äußeren Spannung den Zeitpunkt, in dem der Entladestromkreis des Kondensators eingeschaltet und das zu betätigende Schaltmittel wirksam wird, durch geeignete Wahl des Spannungsteilerverhältnisses in weiten Grenzen frei zu wählen.

Der Erfindungsgedanke kann in besonders einfacher Weise dadurch verwirklicht werden, daß dem Kondensator ein aus zwei Teilwiderständen bestehender Spannungsteiler parallel geschaltet ist, daß der eine Pol der den Aufladestromkreis des Kondensators speisenden Spannungsquelle über einen für die Richtung des Aufladestromes durchlässigen Gleichrichter mit der einen Kondensatorbelegung und ihr anderer Pol mit dem Teilerpunkt des Spannungsteilers verbunden ist und daß ferner der genannte Gleichrichter in der Weise von der Steuerstrecke der den Entladestromkreis des Kondensators einschaltenden Schaltvorrichtung überbrückt ist, daß diese von einer an jenem Gleichrichter als Sperrspannung auftretenden Spannung in ihren leitenden Zustand steuerbar ist. Eine solche Sperrspannung tritt offensichtlich dann auf, d. h. die Potentialdifferenz an den Elektroden des Gleichrichters ändert dann ihr Vorzeichen, wenn die Spannung der den Aufladestromkreis des Kondensators speisenden Spannungsquelle kleiner wird als der durch das Verhältnis der beiden Teilwiderstände des Spannungsteilers gegebene Teil der Kondensatorspannung.

Diese Anordnung kann dadurch verbessert werden, daß der mit der anderen Kondensatorbelegung verbundene Teilwiderstand von einem weiteren für die Richtung des Aufladestromes durchlässigen Gleichrichter überbrückt ist. Dadurch wird nämlich erreicht, daß der Kondensator von den Widerstandswerten des Spannungsteilers beliebig schnell aufgeladen werden kann. Dieser weitere Gleichrichter beeinflußt dagegen die Funktion des Spannungsteilers nicht, da er stromlos wird, sobald die an den Eingangsklemmen anliegende äußere Spannung gegenüber der Spannung des Kondensators verringert wird.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator in dem Diagonalzweig einer Brückenschaltung angeordnet ist, deren beide Brückenzweige aus je einem für seinen Aufladestrom in Durchlaßrichtung gepolten Gleichrichter und einem Widerstand bestehen, wobei diese beiden Widerstände unterschiedlich bemessen sind, und daß die Potentialdifferenz, die an dem mit dem kleineren Widerstand in Reihe geschalteten Gleichrichter auftritt, als Steuergröße für die den Entladestromkreis beeinflussende Schaltvorrichtung dient. Während nämlich der mit dem größeren Widerstand in Reihe geschalteten Gleichrichter bei Verringerung der an den beiden Eingangsklemmen anliegenden Spannung sofort in seinen Sperrzustand gelangt, ist dies bei dem anderen Gleichrichter erst dann der Fall, wenn sich die äußere Spannung zu der Kondensatorspannung so verhält, wie der kleinere der beiden Widerstände zu dem größeren.

Diese Schaltung eignet sich besonders für solche Anwendungsfälle, bei denen in Reihe mit der äußeren Spannung ein Gleichrichter wirksam ist. Dieser Gleichrichter verhindert nämlich, daß der den Entladestromkreis des Kondensators beeinflussenden Schaltvorrichtung, die z. B. als Transistor ausgebildet ist, über den Innenwiderstand der den Aufladestromkreis speisenden Spannungsquelle von der betreffenden Kondensatorbelegung her ein geeigneter Steuerstrom zufließen kann, da er für diese Stromrichtung undurchlässig ist.

Dieser Mangel kann selbstverständlich dadurch beseitigt werden, daß die beiden Eingangsklemmen durch einen (hochohmigen) Widerstand miteinander verbunden werden, der das Fließen eines solchen Steuerstromes auch bei gesperrtem Gleichrichter erlaubt. In der gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagenen aus zwei unterschiedlichen Widerständen und zwei Gleichrichtern zusammengesetzten Brückenschaltung dagegen erfüllt der größere der beiden Widerstände diese Aufgabe zusätzlich, da er die entsprechende Kondensatorbelegung unmittelbar mit dem Steuereingang der Schaltvorrichtung verbindet.

Zur Steuerung der erfindungsgemäßen Anordnung kommen vor allem die Halbwellen von z. B. sinusförmigen Wechselspannungen in Betracht. Falls jedoch solche in ihrer Größe veränderbaren Spannungen nicht zur Verfügung stehen, andererseits die von der Erfindung bezweckte Verschiebung des Einschaltzeitpunktes für den Entladestromkreis des Kondensators erforderlich ist, kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß der zeitliche Verlauf der an den beiden Eingangsklemmen anliegenden äußeren Spannung von der Entladekurve eines weiteren Kondensators bestimmt wird. Insbesondere ist es möglich, eine Anzahl der beschriebenen Schaltungen derart in Kette anzuordnen, daß alle vorhandenen Kondensatoren in parallelen Stromzweigen aufgeladen werden und daß ihre Entladestromkreise nacheinander eingeschaltet werden, indem die Spannung an den einzelnen Eingangsklemmenpaaren von der Augenblickspannung des (sich über das zugeordnete Schaltmittel entladenden) Kondensators in der jeweils vorgeordneten Kettenstufe bestimmt wird.

Es sei noch erwähnt, daß die Schaltvorrichtungen zur Einschaltung der Entladestromkreise selbstverständlich auch aus mehrstufigen Transistoranordnungen bestehen können, falls aus irgendwelchen schaltungstechnischen Gründen ein entsprechend hoher Eingangswiderstand gefordert wird.

.In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt:

F i g. 1 zeigt eine Schaltung, bei der ein Kondensator C von einem Spannungsteiler überbrückt ist, während in F i g. 2 eine Schaltung dargestellt ist, bei der der Kondensator C im Diagonalzweig einer Brückenschaltung angeordnet ist und in F i g. 3 zwei derartige Brückenschaltungen zu einer Kette zusammengefügt sind. In allen dargestellten Schaltungen dient ein Transistor zur Einschaltung der Kondensatorentladestromkreise. Es können natürlich auch andere Schaltmittel, wie z. B. Kaltkathodenröhren oder Thyristoren Verwendung finden.

Im folgenden sei die in F i g. 1 dargestellte Schaltung näher beschrieben: Die Spannung der Spannungsquelle Ul möge in ihrer Größe veränderbar sein. Es kann sich beispielsweise um die positive Halbwelle einer Wechselspannung handeln. Der Kondensator C wird über die Eingangsklemmen α und b in dem Stromkreis

+ (71, a,—, C,2, b, -Ui

auf die Spannung Uc mit der angegebenen Polarität aufgeladen. In diesem Stromkreis sind die Gleich-

richter 1 und 2 in Durchlaßrichtung beansprucht. Der an dem Gleichrichter 2 auftretende Spannungsabfall sperrt den Transistor T, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in dem Entladestromkreis des KondensatorsC angeordnet ist. Sobald, nun die Spannung Ul gegenüber der Spannung Uc abgesenkt wird, gelangt der Gleichrichter 1 in seinen Sperrzustand, da das Potential an seiner Kathode infolge der sich einstellenden Potentialverschiebungen positiv gegenüber dem Potential seiner Anode wird. Der Gleichrichter 2 bleibt dagegen vorerst in Durchlaßrichtung beansprucht, . und zwar bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Spannung Rl

Ul den Wert

+ Ui, 3, a, 1, C,2,b, - i/l

punktes α stets negativ gegenüber dem des Schaltungspunktes d ist, wenn die obengenannten Bedingungen zutreffen. Der Gleichrichter 2 verbleibt dagegen in seinem Durchlaßzustand, bis die Spannung

UX kleiner wird als der Wert -^r- Uc, so daß der

-^r Uc unterschreitet. Sodann

R1+R2

gelangt der Gleichrichter 2 in seinen Sperrzustand und in dem Stromkreis

+ Uc, Rl, a, Ul, b, Basis (T), Emitter (T), -Uc

kann der Basis des Transistors T ein Steuerstrom zufließen, der ihn in seinen niederohmig leitenden Zustand versetzt und damit die Einschaltung des über den Verbraucherwiderstand Rv verlaufenden Entladestromkreises

+ Uc, Rv, Kollektor-Emitter-Strecke (T), -Uc

für den Kondensator C veranlaßt. Die Widerstände Rl und Rl können sehr hochohmig sein, ihr Absolutwert wird durch den Steuerstrombedarf des Transistors T bestimmt.

Die in F i g. 2 dargestellte Schaltung arbeitet in folgender Weise: Die Spannungsquelle Ul lädt den Kondensator C in dem Stromkreis

35

auf die Spannung Uc auf. Der an dem Gleichrichter 2 auftretende Spannungsabfall hat wiederum ein derartiges Vorzeichen, daß der Transistor T unterdessen gesperrt bleibt. Wenn man voraussetzt, daß der Widerstand Rl kleiner ist als der Widerstand Rl, gelangt der Gleichrichter 1 in seinen Sperrzustand, sobald die Spannung Ul gegenüber der Spannung Uc abgesenkt wird. Eine Potentialbetrachtung des Stromkreises

+ Ul, 3, a, R2, c, C, d, Rl, b, - i/l
zeigt nämlich, daß das Potential des Schaltungs-

45 Transistor T bis zu diesem Zeitpunkt gesperrt ist. Solange der Gleichrichter 2 in Durchlaßrichtung beansprucht wird, fällt an ihm nur die vergleichsweise kleine Durchlaßspannung ab, die mit Ud bezeichnet werde. Mithin wird dem Kondensator C während

Uc + Ud-

dieses Zeitraumes der Strom

Rl

entnommen.

Es werde wieder vorausgesetzt, daß die Absolutwerte der Widerstände Rl und Rl sehr groß seien, so daß die Zeitkonstante der von ihnen verursachten Kondensatorentladung groß ist gegenüber der Zeit, in der die Spannung t/l ihren Wert ändert. Das heißt, es soll vorausgesetzt werden, daß die Spannung Uc während der hier betrachteten Vorgänge nahezu konstant bleibt. Sobald die Spannung Ul den oben-

genannten Wert -^₇- Uc unterschreitet, werden sowohl κ 1

der Gleichrichter 2 als auch der Gleichrichter 3 stromlos. Der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T kann über den Widerstand Rl von der positiven Kondensatorbelegung her ein Steuerstrom zufließen, durch den der über den Verbraucherwiderstand Rv verlaufende Entladestromkreis des Kondensators C eingeschaltet wird. Sofern nicht besondere Umstände, wie z. B-. Innenwiderstand der Spannungsquelle, Leckwiderstand des Kondensators od. dgl. zu berücksichtigen sind, muß der Widerstand Rl wieder so bemessen sein, daß über ihn ein genügend großer Steuerstrom zur Basis des Transistors Γ fließen kann.

In der Schaltung nach F i g. 3 sind zwei der in F i g. 2 dargestellten Anordnungen in Kette geschaltet. Die Spannung i/l ist jedoch nicht kontinuierlich veränderbar, sie wird vielmehr nach erfolgter Aufladung der Kondensatoren CO,.Cl und C2 abgeschaltet. Der zeitliche Verlauf der an den Eingangsklemmenpaaren aljbl bzw. al\bl der erfindungsgemäß gestalteten Brückenschaltungen anliegenden Spannungen wird von der Entladung der Kondensatoren CO bzw. Cl bestimmt. Wenn der Kontakt u geschlossen wird, werden die Kondensatoren CO, Cl und C2 in den parallelen Stromfaden des Stromkreises

Ul, u, aO,

al, 21, Cl, 22, bl

al, 11, , 12, öl

Cl

cö , 01, bO, -Ul

aufgeladen. Nach beendeter Aufladung wird der Kontakt u geöffnet und der Gleichrichter Ol wird stromlos, so daß dem Transistor TO über den Widerstand RO ein Steuerstrom zufließen kann. Er wird leitend und schaltet den über den Verbraucherwiderstand RvO verlaufenden Entladestromkreis für den Kondensator CO ein. Durch die Entladung des Kondensators CO sinkt die Spannung an den Eingangsklemmen aljbl der nachfolgenden Brückenschaltung. Der Gleichrichter 11 wird stromlos, und wenn die Spannung am Kondensator CO den Wert -j-r Uc

All

unterschreitet, wird auch der Gleichrichter 12 stromlos, so daß der Transistor Tl über den Widerstand R11 ebenfalls Steuerstrom erhält und den über den Verbraucherwiderstand RvI verlaufenden Entladestromkreis des Kondensators Cl einschaltet. Wenn mit fortschreitender Entladung dieses Kondensators die Spannung an den Eingangsklemmen al/bl der nachfolgenden Brückenschaltung kleiner wird als die

Spannung -^- Uc, wird auch der Transistor Tl leitend und damit der über den Verbraucherwiderstand RvI verlaufende Entladestromkreis des Kondensators C2 eingeschaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Fernmeide-, insbesondere Fernsprechanlagen zur Betätigung von Schaltmitteln durch den Entladestrom eines über zwei Eingangsklemmen (z. B. über eine zweiadrige Fernmeldeleitung) aufladbaren Kondensators, wobei der betreffende Entladestromkreis von einer Schaltvorrichtung einschaltbar ist, deren Steuereingang mit einem in den Aufladestromkreis eingefügten, vorzugsweise als für die Richtung des Aufladestromes durchlässiger Gleichrichter ausgebildeten Widerstand verbunden und die durch die an diesem auftretende Potentialdifferenz in ihren leitenden Zustand steuerbar ist, wenn diese Potentialdifferenz nach erfolgter Aufladung durch Absenkung der an den beiden Eingangsklemmen anliegenden äußeren Spannung ihr Vorzeichen wechselt, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Aufladestromkreis eingefügte Widerstand von einer durch Spannungsteilung aus der Kondensatorspannung abgeleiteten Teilspannung derart vorgespannt ist, daß der genannte Vorzeichenwechsel dann auftritt, wenn die an den beiden Eingangsklemmen anliegende äußere Spannung jene Teilspannung unterschreitet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator ein aus zwei Teilwiderständen bestehender Spannungsteiler parallel geschaltet ist, daß der eine Pol der den Aufladestromkreis des Kondensators speisenden Spannungsquelle über einen für die Richtung des Aufladestromes durchlässigen Gleichrichter mit der einen Kondensatorbelegung und ihr anderer Pol mit dem Teilerpunkt des Spannungsteilers verbunden ist und daß ferner der genannte Gleichrichter in der Weise von der Steuerstrecke der den Entladestromkreis des Kondensators beeinflussenden Schaltvorrichtung überbrückt ist, daß diese von einer an jenem Gleichrichter als Sperrspannung auftretenden Spannung in ihren leitenden Zustand steuerbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der anderen Kondensatorbelegung verbundene Teilwiderstand von einem weiteren für die Richtung des Aufladestromes durchlässigen Gleichrichter überbi ückt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator in dem Diagonalzweig einer Brückenschaltung angeordnet ist, deren beide Brückenzweige aus je einem für seinen Aufladestrom in Durchlaßrichtung gepolten Gleichrichter und einem Widerstand bestehen, wobei diese beiden Widerstände unterschiedlich bemessen sind, und daß die Potentialdifferenz, die an dem mit dem kleineren Widerstand in Reihe geschalteten Gleichrichter auftritt, als Steuergröße für die den Entladestromkreis beeinflussende Schaltvorrichtung dient.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Kondensator vorgesehen ist und daß der zeitliche Verlauf der an den beiden Anschlußklemmen anliegenden äußeren Spannung durch die Entladung dieses weiteren Kondensators bestimmt wird.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aus je einem Kondensator und einer

dessen Entladestromkreis beeinflussenden Schaltvorrichtung bestehende Anordnungen zur Betätigung von Schaltmitteln derart in Kette geschaltet sind, daß die einzelnen Kondensatoren in parallelen Stromzweigen aufladbar sind und daß die beiden Eingangsklemmen der zweiten und jeder weiteren Kettenstufe mit den beiden Belegungen des in der jeweils vorgeordneten Kettenstufe angeordneten Kondensators in Verbindung stehen.