DE2242766C

DE2242766C - Circuit arrangement for telecommunication systems, in particular telephone systems, for actuating switching means by discharging a capacitor

Info

Publication number: DE2242766C
Application number: DE19722242766
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 8021 Taufkirchen Kohler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1972-08-31
Publication date: 1974-08-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungsanordnungen für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, zur Betätigung von Schaltmitteln durch Entladung eines Kondensators. Derartige Anordnungen werden vor allem dann benötigt, wenn am Ort des zu schaltenden Verbrauchers keine eigene Stromversorgung vorhanden ist und die verfügbare elektrische Leistung kleiner ist als der für die wirksame Beeinflussung der Schaltmittel erforderliche Leistungsbedarf.The invention relates to circuit arrangements for telecommunications, in particular telephone systems, for actuating switching means by discharging a capacitor. Such arrangements are mainly required if there is no separate power supply at the location of the consumer to be switched is available and the available electrical power is less than that for the effective influence the switching means required power requirement.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art - deutsche Patentschrift I 250 507 -ibt in den Entladest rom kreis des Kondensators ein Transistor oder ein ähnliches steuerbares Schaltelement eingefügt, da* während des Fließens von Aufladestrom durch den Spnnnmigsab-In known arrangements of this type - German Patent I 250 507 -ibt in the Entladest rom circle of the capacitor inserted a transistor or a similar controllable switching element, since * during the Flow of charging current through the Spnnmigsab-

fall an einem in den Aufladestromkreis eingefügten, in Durchlaßrichtung beanspruchten Gleichrichter gesperrt ist. Wenn die Spannung der den Aufladestrornkreis speisenden Spannungsquelle gegenüber der Kondensatorspannung auf Null abgesenkt wird, Un-blocked in the case of a rectifier inserted in the charging circuit and loaded in the forward direction is. When the voltage of the charging circuit feeding voltage source is lowered to zero compared to the capacitor voltage, Un-

dert die zwischen den beiden Elektroden des Gleichrichters herrschende Potentialdifferenz ihr Vor/eichen, so daß der Gleichlichter in seinen Sperrzustand gelangt. Die erwähnte Potentialdifferen/ bildet eine geeignete Steuerspannung bzw. verursacht einen ge-changes between the two electrodes of the rectifier prevailing potential difference their pre / calibration, so that the constant lights in its blocking state got. The mentioned potential difference / forms a suitable control voltage or causes a certain

eigneten Steuerstrom für die dem Gleichrichter parallclgeschaltete Steuerstrecke des in den Entladestromkreis des Kondensators eingefügten steuerbaren Schaltelements.Suitable control current for the rectifier connected in parallel Control path of the controllable inserted into the discharge circuit of the capacitor Switching element.

Von Nachteil ist, daß infolge der exponentiell ab-The disadvantage is that due to the exponentially decreasing

ao klingenden Spannung während der vöihgen Kondensatorentladung sich sehr ungünstige Energiebilanzen ergeben, wenn der Entladestromkreis eine beträchtliche induktive Komponente aufweist. In diesem Falle ist nämlich der Stromfluß im Entladestromkreis nicht der Kondensatorspannung proportional, sondern er steigt v$n einem anfänglich geringen Wert exponentiell auf ein Maximum an und klingt danach wieder auf Null ab. Um bei einem derartigen Stromverlauf z. B. ein Relais einwandfrei schalten zu können, ist es erforderlich, daß dem Kondensator vor jeder Entladung wesentlich mehr Energie zugeführt werden muß, als für die Betätigung des Relais normalerweise erforderlich wäre.ao sounding voltage during the possible capacitor discharge very unfavorable energy balances result if the discharge circuit has a considerable having inductive component. In this case there is namely no current flow in the discharge circuit proportional to the capacitor voltage, but increases exponentially from an initially low value to a maximum and then decays back to zero. To with such a current curve z. B. to switch a relay properly, it is necessary that the capacitor before each discharge much more energy has to be supplied than is normally required to operate the relay would be required.

Die Erfindung bezweckt daher eine Verbesserung des Wirkungsgrades derartiger Anordnungen. Erreicht wird dies dadurch, daß der Kondensator so groß gewählt ist, daß bereits eine geringe Teilentladung zur Betätigung der Schaltmittel ausreicht, und daß durch gesonderte Schaltmaßnahmen sichergestellt ist, daßThe invention therefore aims to improve the efficiency of such arrangements. Achieved this is due to the fact that the capacitor is chosen so large that even a small partial discharge to Actuation of the switching means is sufficient, and that it is ensured by separate switching measures that

nach jeder Schaltmittelbetätigung eine annähernd konstant hohe Restladung erhallen bleibt.after each actuation of the switching device approximately one remains constant high residual charge.

Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, daß die Energiebilanz am günstigsten zu gestalten ist, wenn die Spannung am Verbraucher mögliehst der idealen Gleichspannung entspricht. Eine Annäherung in dieser Richtung ist aber nur möglich, wenn die Zeitkonstante des Entladestromkreises entsprechenderhöht wird, was bei in engen Grcn/.cn vorgegebenen Widerstandswerten det zu betätigenden Schaltmittel nur über eine höhere Kapazität des Kondensators zu erreichen ist. Eine Vergrößerung der Kapazität aber würde zugleich die Zeitkonstante des Ladestromkreises vergrößern und dazu führen, daß bei der bisherigen Betriebsweise der Kondensator in der angestrebten Impulszeit nicht auf die erforderliche Spannunggeladen werden kann. Diesem Mangel wird dadurch abgeholfen, daß abweichend von der bisherigen Betriebsweise der Entladevorgang zur Betätigung der Schaitmittel zeitlich begrenzt wird, so daß nach jeder Entladung eine Restladung verbleibt und durch den Steuerimpuls für die Auslösung der Betätigung lediglich die hierfür benötigte Energie nachgeliefert werden muß.The invention is based on the idea that the energy balance should be designed in the most favorable way is when the voltage at the consumer corresponds as closely as possible to the ideal DC voltage. One Approaching in this direction is only possible if the time constant of the discharge circuit is increased accordingly is what is to be actuated with resistance values det specified in tight Grcn / .cn Switching means can only be achieved via a higher capacitance of the capacitor. An enlargement of the Capacity, however, would also increase the time constant of the charging circuit and lead to the fact that in the previous mode of operation, the capacitor did not reach the required pulse time in the desired pulse time Can be charged with tension. This deficiency is remedied by deviating from the previous one Mode of operation of the discharge process for actuating the switching means is limited in time, so that after each discharge a residual charge remains and by the control pulse for triggering the actuation only the energy required for this has to be replenished.

Die Begrenzung des Entladevorganges ist auf verschiedcnc Weise möglich: Erfolgt die Steuerung der Schaltmittel bei dauernd anliegender Spannung an den Eingangsklemmen, so kann die Betätigung sowohl durch eine kurzzeitige Spannungsüberhöhung als auchThe discharge process is limited to different Way possible: If the control of the switching means takes place with permanently applied voltage the input terminals, actuation can be achieved by a brief voltage increase as well as

durch eine kurzzeitige Spannungsabsenkung herbeigeführt werden. Da nach Beendigung des Steuerimpulses die Ruhespannung wieder wirksam ist, kann der Kondensator sich nur auf diesen Wert entladen. Bei vollständiger Spannungsabsenkung darf die Unterbrechung dagegen nur so lange anhalten, bis der erwünschte Entladezustand erreicht ist.can be brought about by a brief voltage drop. Since after termination of the control pulse the open circuit voltage is effective again, the capacitor can only discharge to this value. In the case of a complete voltage reduction, however, the interruption may only last until the desired state of discharge is reached.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines einzigen Kondensator zwei gleichzeitig durch einen die Betätigung der Schaltmittel auslösenden und die benötigte Schaltenergie liefernden Spannungsimpuls aufladbare Kondensatoren vorgesehen sind, von denen der eine mit großer Kapazität und zusätzlicher Ladung unmittelbar zur Speisung der zu betätigenden Schaltmittel abhängig von der Schaltvorrichtung und der andere mit kleiner Kapazität zur Speisung und Steuerung der Schaltvorrichtung dient, und daß die maximale Dauer des Entladevorganges durch die Entladezeit des Kondensators der Schaltvorrichtung festlegbar ist.Another development of the invention is characterized in that instead of a single Capacitor two at the same time by one triggering the actuation of the switching means and the one required Switching energy supplying voltage pulse chargeable capacitors are provided, one of which with a large capacity and additional charge directly to supply the switching means to be operated depending on the switching device and the other with a small capacity for supplying and controlling the Switching device is used, and that the maximum duration of the discharge process by the discharge time of the capacitor the switching device can be determined.

Eine derartige Lösung ermöglicht die Anwendung des neuen Lösungsprinzips auch dann, wenn keine Ruhespannung an den F.ingangsklemmen .virksam ist. Auch weist die Anordnung eine höhere Empfindlichkeit auf.Such a solution enables the application of the new solution principle even if none Open-circuit voltage is effective at the input terminals. The arrangement also has a higher sensitivity on.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings.

Die Anordnung gemäß F ig. 1 enthält den Kondensator C als Energiespeicher für das zu betätigende Schaltelement V in Form eines Relais. Der Kondensator C ist über die beiden Adern /1 und /2 sowie den Schalter α mit der Batterie B verbunden. Abweichend von der bekannten Anordnung ist jedoch der Schalter α im Ruhezustand geschlossen, so daß der Kondensator C aufgeladen wird. Der Ladestrom des Kondensators C sowie der nach vollständiger Aufladung des Kondensators C über die Zcnerdiode Z fließende Strom bewirkt an der Diode D einen derai tigcn Spannungsabfall, daß der als Schaltvorrichtung dienende Transistor 7 sicher gesperrt ist. Wird dagegen die an den Leitungsadern /1 und Il wirksame Spannung gegenüber der Kondensatorppannung abgesenkt, so gelangt der Gleichrichter D in seinen Sperrzustand, da an ihm nunmehr die Differenz zwischen der erreichten Kondensatorspannung und der gegenüber dieser abgesenkten Leitungsspannung anliegt und diese Spannungsdifferenz den Gleichrichter D in Sperrichtung beansprucht. Der Transistor T wird infolgedessen aufgesteuert und damit der Entladestromkreis zur Betätigung des Relais V durchgeschaltet. Abweichend von der Betriebsweise der bekannten Anordnung wird jedoch der Kondensator C zur Betätigung des Relais V nicht vollständig entladen. Seine Kapazität ist vielmehr so gewählt, daß zur Betätigung des Relais lediglich eine geringe Teilentladung erforderlich ist. Die Begrenzung der Entladung wird dadurch sichergestellt, daß entweder die Leitungsspannung auf einen vorgegebenen Wert abgesenkt oder aber bei vollständiger Abschaltung die zeitliche Dauer der Abschaltung entsprechend begrenzt wird. Bei Spannungsabsenkung ist eine Steuerung zur Betätigung des Relais V sowohl durch Absenkung der Ruhespannung als auch durch kurzzeitige Überhöhung der von der Batterie B gelieferfen Ruhespannung möglich.The arrangement according to Fig. 1 contains the capacitor C as an energy store for the switching element V to be operated in the form of a relay. The capacitor C is connected to the battery B via the two wires / 1 and / 2 and the switch α. In contrast to the known arrangement, however, the switch α is closed in the idle state, so that the capacitor C is charged. The charging current of the capacitor C as well as the current flowing through the Zcnerdiode Z after the capacitor C has been fully charged causes a voltage drop at the diode D such that the transistor 7 serving as a switching device is safely blocked. If, on the other hand, the voltage effective at line cores / 1 and II is reduced compared to the capacitor voltage, the rectifier D switches to its blocking state, since it is now connected to the difference between the capacitor voltage reached and the line voltage that has been reduced compared to this, and this voltage difference controls the rectifier D in Blocking direction claimed. The transistor T is consequently turned on and thus the discharge circuit for actuating the relay V is switched through. In contrast to the mode of operation of the known arrangement, however, the capacitor C for actuating the relay V is not completely discharged. Rather, its capacity is chosen so that only a small partial discharge is required to operate the relay. The discharge is limited in that either the line voltage is lowered to a predetermined value or, in the case of complete disconnection, the duration of the disconnection is limited accordingly. When the voltage drops, it is possible to control the actuation of the relay V both by lowering the open-circuit voltage and by briefly increasing the open-circuit voltage supplied by the battery B.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind statt eines einzigen Kondensators die zwei Kondensatoren C und Cl vorgesehen, von denen der Kondensator C mit großer Kapazität lediglich als Energiespeito eher für das zu betätigende Schaltelement in Form des Relais V dient, während der Kondensator Cl Bestandteil der Schaltvorrichtung mit den Transistoren T und 7Ί ist. Die Aufteilung der ursprünglichen Kondensatorfunktion auf zwei getrennte Kondensats toren ist u.a. erforderlich, wenn die Betriebsweise eine Versorgung mit Ruhespannung nicht zuläßt und mit jedem Steuerimpuls lediglich so viel Energie bereitgestellt werden kann, daß der Energieverbrauch durch das zu betätigende Schaltelement gedeckt wird, ao Das setzt aber voraus, daß der als Energiespeicher für das zu betätigende Schaltmittel dienende Kondensator vor der Aufnahme des Betriebes in irgendeiner Weise aufgeladen wird. Beim voi liegenden Ausführungsh 'ipiel erfolgt diese Aufladung üb?r die Ruheseite des Kontaktes h und die Ruheseite des Kontaktes ι.·. Sie wird /. B. unterbrochen, wenn die Schalteinrichtung durch Umlegen des Kontaktes u betriebsbereit geschaltet wird und nachfolgend der Kontakt b umgelegt wird.In the embodiment of Fig. 2, the two capacitors C and Cl are provided instead of a single capacitor, of which the capacitor C with large capacitance only serves as an energy storage rather for the switching element to be operated in the form of the relay V , while the capacitor Cl is part of the Switching device with transistors T and 7Ί is. The division of the original capacitor function on two separate capacitors gates is necessary, among other things, if the mode of operation does not allow a supply with open circuit voltage and with each control pulse only enough energy can be provided that the energy consumption is covered by the switching element to be operated, but that sets presupposes that the capacitor serving as an energy store for the switching means to be operated is charged in some way before the start of operation. In the case of the present embodiment, this charging takes place via the resting side of the contact h and the resting side of the contact ι. ·. She will /. B. interrupted when the switching device is switched to ready for operation by switching the contact u and subsequently the contact b is switched.

Während der Aufladung des Kondensators C bewirkt der Spannungsabfall an der stromdurehflossenen Diode DA in Verbindung mit dem Widerstand Ri. daß der Transistor T sicher gesperrt ist. Nach Umlegung der Kontakte u und Ii bleibt diese Sperrung durch die Diode DU und den Widerstand RS aufrechterhallen, wobei der Kondensator C als Spannungsquellc wirkt. Der dadurch bedingte Energieverbrauch ist jedoch vernachlässigbai.During the charging of the capacitor C, the voltage drop across the current-carrying diode DA in conjunction with the resistor Ri. That the transistor T is safely blocked. After relocating the contacts u and Ii , this blocking is maintained by the diode DU and the resistor RS , the capacitor C acting as a voltage source. However, the resulting energy consumption is negligible.

Wird nun von dem Impulsgeber J(> ein Impuls an die beiden Adern /1 und Il angelegt, so werden beide Kondensatoren Cl und C parallel zueinander gela den. Die Diode DX verhindert dabei, daß der Transistor 71 aufgesteuert wird. Auch '.!er 'Transistor T bleibt weiterhin gesperrt. Sobalt' der angelegte Steucrimpuls beendet ist, gelangt der Gleichrichter DX in seinen Sperrzustand, so daß der Transistor TI durchgesteuert wird. Als Folge davon wird zugleich der Transistor T durchgesäuert und damit der Eiüladestromkreisdes Kondensators C über das Relais Tgeschlossen. Dieser Zustand bleibt nun so lange aufrechterhalten, bis der nächste Impuls des Impulsge-'vrs JG eintrifft euer aber bis sich der Kondensator Cl entladen hat und damit der Ausgangszustand wieder hergestellt wird. Die maximale Dauer des Entladevorgangesam Kondensator Cl wird also durch die Entladezei; des Kondensators Cl bestimmt. Unabhängig von der Steuerung eines Relais oder ähnlichen Verbrauchern ist in Verbindung mit einem Spannungsstabilisator auch die Speisung von integrierten Schaltkreisen auf diese Weise möglich.If the pulse generator J (> applies a pulse to the two wires / 1 and II , both capacitors C1 and C are charged in parallel to one another. The diode DX prevents the transistor 71 from being turned on 'Transistor T remains blocked. As soon as the applied control pulse has ended, the rectifier DX goes into its blocked state, so that the transistor TI is turned on. As a result, the transistor T is acidified at the same time and the charging circuit of the capacitor C is closed via the relay T This state is maintained until the next pulse of the pulse generator JG arrives, but until the capacitor C1 has discharged and the initial state is restored. of the capacitor Cl. Regardless of the control of a relay or similar consumers, in connection with a clamping ungsstabilisierungs also enables the supply of integrated circuits in this way.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for telecommunication, in particular telephone system !!, for the actuation of switching means by the discharge current of a two input terminals, z. B. via a two-wire telecommunication line, chargeable capacitor, the discharge circuit of which can be effectively switched by a switching device, which is controllable by the potential difference occurring in a resistance inserted in the charging current circuit in such a way that the discharge circuit becomes effective when the controlling potential difference after previous charging of the capacitor changes its sign by lowering the external voltage applied to both input terminals, characterized in that the capacitor ( C) is selected so large that even a small partial discharge is sufficient to actuate the switching means ( V) , and that this is ensured by separate switching measures is that after each actuation of the switching means an approximately constant high residual charge remains.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that upon actuation of the Switching means by lowering the applied to the input terminals (/ 1, 12) of the capacitor (C) Voltage the duration of the discharge process through the range of the lowered voltage can be set at the input terminals.

3. Circuit arrangement nacri claim 1, characterized in that be 'actuation of the switching means (V) by switching off the voltage applied to the input terminals (/ 1, 12) of the capacitor (C), the duration of the discharge process can be determined by the duration of the voltage interruption.

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that two capacitors (Cl, C2) which can be charged simultaneously by a triggering of the actuation of the switching means and supplying the required switching energy are provided, one of which (C2) with a large capacity and additional charge directly to supply the switching means to be operated ( V) depending on the switching device (Ti, T2) and the other (Cl) with a small capacity for supplying and controlling the switching device (Tl, TZ) , and that the maximum duration of the discharge process by the discharge time of the capacitor (Cl) of the switching device (Tl, T2) can be fixed.