DE2453094A1 - Elektronischer verbindungssatz - Google Patents

Description

Patentanwalt
Dipl.-Phys. Leo Thul

Stuttgart

M.H.Comte et al 2-21-12

INTERNATIONAL STAiIiDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Elektronischer Verbindungssatz

Die Erfindung betrifft einen Verb indungs sat ζ mit einexa Rufsignalerkennkreis, einem Leitungsbelegungskreis und einexa Steuer logikkreis zur Verbindung einer Nebenstelle mit einer öffentlichen Vermittlungsstelle.

Ein solcher Verbindungssatz, der in Nebenstellenanlagen eingesetzt wird, erkennt vom Amt kommende Rufzeichen, schließt die Schleife zur Vermittlungsstelle entweder mit dem Melden nach einem Ruf oder zum Aufbau einer Verbindung, gibt die gewählten Rufnummern weiter und überträgt bei aufgebauter Verbindung die Sprachsignale. In bekannten Schaltungen wurden die Verbindungssätze aus Relais und Induktionsspulen aufgebaut, also aus Bauelementen, die sperrig sind und Verzögerungen und Verzerrungen bei der Leitungsbelegung und Freigabe verursachen. Außerdem benötigen Relais eine andere Versorgungsspannung als Halbleiterkreise, die für rein elektronische Vermittlungsstufen verwendet werden.

24.10.1974
•Sa/Mr

509821/0713

M.H.Comte et "al 2-21-12

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde_/ einen Verbindungssatz der obengenannten Art zu schaffen, der eine sehr gute galvanische Trennung zwischen Leitung und Steierkreisen aufweist und der Wählzeichen verzögerungs- und verzerrungsfrei überträgt und ohne Spannungsstoße bei der Leitungsbelegung und -Freigabe arbeitet.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Steuerlogik mit dem Rufsignalerkennkreis und mit dem Leitungsbelegungskreis nur über elektrooptische Mittel miteinander verbunden sind, daß die über elektrooptische Mittel miteinander verbundenen Kreise ausschließlich elektronische Mittel enthalten und daß der Leitungsbelegungskreis einen Zweipolgyrator enthält, der eine Induktivität nachbildet.

Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß der Verbindungssatz mit einer elektronischen Vermittlungsstelle kompatibel ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nun anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verbinaungssatzes,

Fig.2 das Schaltbild eines elektrooptischen Kopplers,

Fig.3 das Schaltbild eines Teiles des erfindungsgemäßen Verbinaungssatzes mit Rufsignalerkennkreis und Leitungsbelegungskreis ,

SO-9821/0713

M.H.Comte et al 2-21-12

Fig.4 das prinzipielle Schaltbild eines in dem Leitungsbelegungskreis verwendeten Zweipolgyprators und

Fig.5 das Schaltbild eines Teils der erfindunggemäßen Steuerlogik.

Die beiden Anschlüsse A und B des Verbindungssatzes (Fig.l) sind mit der öffentlichen Vermittlungsstelle rst und die Anschlüsse C und D mit der Nebenstellenanlage NStAnI verbunden. Ein Rufsignalerkennkreis 1 und ein Leitungsbelegungskreis 4 sind den Anschlüssen A und B des Verbindungssatzes parallelgeschaltet und optisch an die Steuerlogik 2 gekoppelt, die mit einer zentralen Steuereinheit 3 verbunden ist. Die Rufsignale, die von der Vermittlungsstelle kommen, gelangen über die Anschlüsse A und B des Verbindungssatzes in den Rufsignalerkennkreis 1. Dieser Kreis meldet die Anwesenheit des Rufsignals auf optischem Wege der Steuerlogik 2, die ihrerseits der zentralen Steuereinheit 3 die Anwesenheit dieses Signals mitteilt. Die zentrale Steuereinheit 3'sendet Leitungsbelegungs- ader Leitungsfreigabebefehle zur Steuerlogik 2, die dann durch optische Kopplung dem Belegungskreis 4 Befehle gibt und den Rufsignalerkennkreis während der Leitungsbelegung sperrt.

Fig.2 stellt das Scnaltbild eines bekannten elektrooptischen Kopplers dar, der in dem erfindungsgeraäßen Verbindungssatz verwendet wird. Er enthält eine lichtemittierende Diode E und einen Phototransistor F. Wenn die lichtemittierende Diode E von einem Strom in Durchlaßrichtung durchflossen wird, dann eraittiert diese Photonen, die auf die Basis des Phototransistors F gelangen und diesen· leitend machen. Der elekooptische Koppler weist zwischen steuerndem und gesteuertem

509821/0713

M. H. Cora te et al 2-21-12

Kreis eine hohe Isolationstestigkeit auf, die zwischen 150OV und 250OV liegt.

Fig.3 stellt den Teil des Verbindungssatzes dar, der den Rufsignalerkennkreis l und den Leitungsbelegungskreis 4 enthalt. Um sicherzustellen, daß der Leitungsbelegungskreis unabhängig von der Polarität der an den Anschlüssen A und B liegenden Spannung immer in der gleichen Richtung fließt, ist ein Brückengleichrichter 5 vorgeschaltet. Die Sicherungen Fl und F2 in den Eingangsleitungen des Verbindungssatzes schützen gegen Überlastungen. Ein Photothyristor Thy verhindert, daß bei freier Leitung eine Spannung an den Vermittlungsstufen der Nebenstellenanlage liegt.

Die über die Leitungen 6 und 7 im Rufsignalerkennkreis 1 eintreffenden Wechsalstromrufsignale mit z.B. einer Frequenz von 50riz und einer Amplitude von 75V gelangen über den Kondensator Cl, den Widerstand Rl und den Widerstand R¹I zum Kollektor des Transistors Ti, dessen Emitter mit der Leitung 7 über eine lichtemittierende Diode DoI verbunden ist, der der Widerstand R2 parallelgeschaltet ist. Eine Zenerdiode Dl, die den Kollektor des Transistors Tl mit der Ader 7 verbindet, macht negative Änderungen des Rufsignals unwirksam und begrenzt den Wert der positiven Änderungen. Ein Phototransistor To2 ist zwischen Kollektor und Basis des Transistors Tl geschaltet, dessen Basis mit dem Emitter über Widerstand R3 verbunden ist. Wenn die Leitung frei ist, leitet der mit der Steuarlogik optisch gekoppelte Phototransistor To2 und erzeugt längs des Widerstands R3 eine Spannung. Wenn dann ein Rufsignal anliegt, leitet der Transistor Tl und es fließt ein Strom durch die lichtemittierende Diode DoI. Der Widerstand R2 ist so bemessen, daß der

509821/0713

M.H.Comte et al 2-21-12

durch die lichtemittierende Diode DoI fließende Strom unabhängig von der Stromverstärkung des optischen Kopplers ausreicht, den an die Steuerlogik koppelnden Phototransistor leitend zu machen. Wenn die Leitung belegt ist, sperrt die Steuerlogik den Phototransistor T02, der wiederum Transistor Tl sperrt. Diode DoI kann dann keinen Strom führen, so daß die Steuerlogik vor falsch erkannten Rufsignalen geschützt ist.

Der Phototransistor To 2 sperrt also den Rufsignalerkennkreis 1, wenn die Leitung belegt ist . Zwischen Ader 7 und dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände Rl und R¹I befinden sich die gegensinnig hintereinandergeschalteten Zenerdioden Zl und Z2. Diese schützen den Rufsignalerkennkreis 1 vor Spannungsstoßen, verursachen aber keine Verzerrungen durch Beschneiden der Wechselspannungsrufsignale zwiscnen den Anschlüssen A und B, da ihnen der Widerstand Rl vorgeschaltet ist.

Dex Leitungsbelegungskreis 4 ist ein zwischen den Adern 8 und 9 liegender elektronischer Zweipolgyrator, der .sich wie eine Induktivität verhält. Ein derartiger Zweipol ist aus der deutschen Patentanmeldung P 22 32 986 bekannt. Seine prinzipielle Arbeitsweise wird' im folgenden anhand der Fig.4 beschrieben. Der eine Anschluß des Zweipols ist mit dem Kollektor und der andere über den Widerstand R4 mit dem Emitter des Transistors T2 verbunden. Die Basis des Transistors -T 2 ist mit dem einen Anschluß über den Widerstand R5 und mit dem anderen über den Kondensator C2 verbunden. Die am Zweipol anliegende Wechselspannung sei v. Angenommen sei weiterhin, daß rj£—^fR5, wobei ω die Kreis-

£03821/0713 .

"Y-

— b —

M.H.Comte et al 2-21-12

frequenz ist. Der Strom i durch Widerstand R5 beträgt dann

etwa i=—3 .

^K5

Die Spannung am Kondensator C2 ist e=i-r-

Angenommen sei Ri= β - R₄, wobei Ri die Eingangsimpedanz an der Basis des Transistors T2 und (?> der Stromverstärkungsfaktor ist. Der Kollektorstrom beträgt dann

_ i

und mit i =^— ^R5

bzw. Z=j C₂R₄R₅

Dieser Ausdruck entspricht der Impedanz einer Induktivität aes viertes C₂R₄R₅.

Bei Gleichstrom beträgt aer Basisstrom

I = V äi V die am Zweipol anliegende Gleichspannung ist.

Der Kollektorstrom I_c beträgt

V R^ci bzw. ist 7- = R.i+-^-

509821/0713

M.H.Corate et al 2-21-12

Dieser Ausdruck ist einem Widerstandswert von

^R5 . ^ra + -ir glexcn.

In dem in Fig.3 dargestellten Leitungsbelegungskreis 4 haben die Elemente T2, R4 und C2 die gleiche Funktion wie in Fig.4. Ein Phototransistor To3, dessen Emitter mit der Ader 9 und dessen Kollektor mit der Basis des Transistors T4 verbunden ist, sperrt letzteren, sobald er leitend wird, woraufhin auch der Transistor T2 gesperrt wird, da die Basis des Transistors ...T2 mit dem Emitter des Transistors T4 verbunden ist. Der Transistor T4 fungiert also als Schalter, der den Transistor T2 steuert. Der Kollektor das Transistors T4 ist mit dem Kondensator C2 über einen Phototransistor To4 verbunden, dessen Arbeitsweise später beschrieben wird. Eine Diode D2 zwiscnen der Basis des Transistors T2 und dem Kollektor des Phototransistors To3 übernimmt den Basisableitstrom des Transistors T2, wenn dieser gesperrt ist. Der Transistor T4 wird durch den zwischen seinem Kollektor und seiner Basis liegenden Widerstand RG vorgespannt. Der Kondensator C2 liegt am Emitter des Transistors T3, dessen Basis mit einer Zenerdiode S3 und einem Widerstand R7 verbunden ist. Dieser Kreis hält die am Kondensator C2 liegende Spannung auf einer Konstanten Höhe unabhängig vom Zustand des Phototransistors To3; die Entladung des Kondensators C2 wird verhindert, wenn der Transistor T2 sperrt und der Phototransistor To3 leitet.

Der .ue itungsbe legungskre is 4 arbeitet wie folgt. Ist die Leitung frei, dann leitet uer von der Steuerlogik gesteuerte Phototransistor To3 und bringt so den Zweipol in den nicntleitenden Zustand. Die Leitung ist deswegen offen. Wird ein Rufsignal erkannt, sperrt die Steuerlogik den Phototransistor

509821 /071 3

— Q _

M.H.Comte et al 2-21-12

To3. Der Transistor T2 wird dann leitend und der Zweipol ist in den Leitzustand überführt. Für Gleichstrom ist die Leitung dann geschlossen. Sprachsignale werden von dem Zweipol nicht geschwächt, da dieser gegenüber Wechselströmen einen großen Impedanzwert aufweist. Wenn der Dipol vom leitenden in den nichtleitenden Zustand oder umgekehrt überwechselt, entstehen keine.Verzerrungen oder Spannungsstöße zwischen den Anschlüssen A und B, obwohl sich der Dipol wie eine Induktivität verhält, weil das Schalten im Basiskreis des Transistors T2 erfolgt und die Spannung am Kondensator C2 konstant bleibt. Außerdem liegt die konstante Spannung an der Basis des Transistors T2, wenn dieser leitet. Deswegen wird der Widerstand R4 von einem konstanten Strom durchflossen, so daß der Zweipol als Konstantstromgerät arbeitet und somit leitungslängenunabhängig ist. Außer zur Leitungsbelegung kann der Leitungsbelegungskreis 4 auch zum Anwählen von Teilnehmern in der öffentlichen Vermittlungsstelle verwendet werden, da der Zweipol beim öffnen und beim Schließen weder Verzerrungen noch Verzögerungen verursacht. Die lvfummerngabe wird durch aufeinanderfolgende ßelegungs- und Freigabebefehle erreicht, die durcn festgelegte Intervalle getrennt sind und zur Steuerlogik gelangen. Letztere versetzt den Leitungsbelegungskreis abwechselnd in den Leit- und Sperrzustand, wodurch die Schleife abwechselnd geschlossen und geöffnet wird, Folglich erkennt die Vermittlungsstelle die vom Leitungsbelegungskreis 4 erzeugten Impulse.

Der Zweipol ist vor umgekehrt gepolten Spannungen durch eine Diode D3 zwischen Leiter 8 und Kollektor des Transistors T2 geschützt; dieser Schutz ist zusätzlich zu dem in Fig.3

509821/0713

— y —

M.H.Comte et al 2-21-12

dargestellten Brückengleichrichter vorgesehen. Mittels einer lichtemittierenden Diode Do5 in Reihe mit Widerstand R4 kann ohne Hinzuziehung einer Vermittlungsperson in die itfeben stelle hineingewählt werden. Die Kondensatoren CLl und CL2 sperren die Gleichstromkomponente der Signale gegenüber der Nebenstellenanlage.

Die Steuerlogik (Fig.5) enthält zwei JK-Flip-Flops 10 und 11. wenn ein Rufsignal erscheint und ein Strom durch die lichtemittierende Diode DoI (Fig.3) fließt, wird der angekoppelte Phototransistor ToI leitend und mittels des Widerstands R8 auch der Transistor T5. Der Rückstelleingang 12 des Flip-Flop 10/ der mit dem Kollektor des Transistors T5 verbunden ist, empfängt dann einen O-Pegel und versetzt den Ausgang Q in aen Zustand 0. Dieser Ausgang oder andernfalls der Ausgang Q ist mit eier zentralen Steuereinheit 3 verbunden , die dann von der Anwesenheit eines Rufes am Eingang des Verbindungssatzes Kenntnis ernält. Die zentrale Steuereinheit sendet dann auf der Ader 16 ein Laitungsbelegungssignal mit Pegel 0 zum Einstelleingang 14 des Flipflop 11. Der Ausgang Q des Flipflop 11, der mit der Stromversorgung über die lichteiamittierenden Dioden Do2 und Do 3 verbunden ist, ist dann in den jL_-Zustand gesetzt. Folglich fließt kein Strom durch diese beiden Dioden und die zugehörigen Phototransistoren To2 und To3 (Fig.3) sind gesperrt. Von diesem Zeitpunkt an ist der Rufsignalerkennkreis gesperrt und die Leitungsschleife ist durch den leitenden Zweipol geschlossen. Wenn das Gespräche beendet ist, sendet die zentrale Steuereinheit ein C)-Pegel-Leitungsfreigabesignal über die.Ader 17 zum Rückstelleingang 15 des Flipflop 11. Die von den Dioden Do2 und Do3 erregten Phototransistoren To2 und To3 beginnen dann wieder zu leiten. Der Transistor T2 wird dann gesperrt und

509821/0713

M.H.Coiate et al 2-21-12

die Leitung ist somit offen und der Rufsignalerkennkreis 1 ist zum Erkennen eines neuen Rufes bereit.

Zur Rufnuinmerngabe zum Amt sendet die zentrale Steuereinheit 3 abwechselnd Leitungsbelegungssignale über die Ader 16 und LeitungsfreigabesigraLe über die Ader 17.

Dex Ausgang Q des Flipflop 11 ist mit der Stromversorgung über die lichtemittierenden Dioden Doy und Do4 verbunden. Die Diode Doy ist mit dem Photothyristor Thy gekoppelt und die Diode Do4 mit dem Phototransistor To4 des Leitungsbelegungskreises .

l*lit dem Phototransistor kann die Leitung freigegeben werden, wenn bei einem Ausfall der Versorgungsspannung irrtümlicn eine Leitungsbelegung erfolgte.

509821/0713

Claims (3)

M.H.Comte et al 2-21-12 Patentansprüche

1.) Verbindungssatz mit einem Rufsignalerkennkreis, einem Leitungsbelegungskreis und einem Steuerlogikkreis zur Verbindung einer Nebenstellenanlage mit einer öffentlichen Vermittlungsstelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer lgikkreis (2) mit dem Rufsignalerkennkreis (1) und mit dem Leitungsbelegungskreis (4) nur über elektrooptische Mittel (DoI,..Do4, ToI...To4; Doy, Thy) miteinander verbunden ist, daß die über elektrooptische Mittel miteinander -verbundenen Kreise (1,2,4) ausschließlich elektronische Mittel enthalten und daß der LeitungsbelegungskjeLs (4) einen Zweipolgyrator enthält, der eine Induktivität nachbildet.

2. VerJDindungssatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, üaß im Rufsignalerkennkreis (1) eine Serienschaltung aus einem Kondensator (Cl) und einer lichemittierenden Diode (JOl-) zwischen den Sprechadern liegt und daß Schaltmittel (Dl) zur Ableitung der Kondensatorladung vorgesehen sind.

3. Verbindungssatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtemittierenden Diode (DoI) ein von dem Steuerlogikkreis beeinflußbares photoempfindliches Element (To2) vorgeschaltet ist", das in seinem einen Betriebszustand den Stromfluß durch die lichtemittierenden Diode (DoI) .verhindert.

4; Verbindungssatz nacn Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das pxiotoempfindliche Element (To2) eine«. Schalter (Tl) steuert, der in einem Betriebszustand die Verbindung zur lichtemittierenden Diode unterbricht.

S09821/0713