DE2520975B2 - Schaltungsanordnung zum Erfassen von Schleifenzuständen in Fernsprechanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erfassen von Schleifenzuständen in Fernsprechanlagen, bei der in der Schleife ein Widerstand angeordnet isi und die an ihm abfallende Spannung einem Vergleicher zugeführt wird, der mit einer Referenzspannung beaufschlagt ist, wobei Schaltmittel vorgesehen sind, die der Referenzspannung eine dem Schleifenstrom entsprechende Spannung überlagern.

Eine solche Schaltungsanordnung ist bereits bekannt (DE-OS 2 038 933). Dabei ist der genannte Widerstand an dem einen Pol an der Gleichspannungsquelle und ein zweiter in der Schleife angeordneter, gleich großer Widerstand an dem anderen Pol angeschlossen. Die beiden von der Spannungsquelle abgewandten Anschlüsse dieser beiden Widerstände sind dabei jeweils über Spannungsteiler mit den entgegengesetzten Polen der Spannungsquelle verbunden, wobei die Abgriffe der Spannungsteiler an dem Vergleicher liegen. Der Abgriff des zu dem zweiten Widerstand gehörenden Spannungsteilers ist dabei außerdem über einen Vorspannungswiderstand mit dem zu dem zweiten Widerstand gehörenden Pol der Spannungsquelle verbunden. Dieser Vorspannungswiderstand bildet dabei mit dem einen mit dem zum ersten Schleifenwiderstand gehörenden Pol der Spannungsquelle verbundenen Widerstand der Spannungsteilerschaltung, die dem zweiten Schleifenwiderstand zugeordnet ist, ebenfalls eine Spannungsteilerschaltung, durch die bewirkt wird, daß an dem Abgriff der zu dem zweiten Schleifenwiderstand gehörenden Spannungsteilerschaltung eine Referenz-

spannung liegt. Dieser wird über die dem zweiten Schleifenwiderstand gehörende Spannungsteilerschaltung eine Spannung überlagert, die dem Schleifenstrom entspricht. Mit dieser bekannten Schaltungsanordnung können zwei Schleifenzustände erfaßt werden, nämlich ob die Schleife offen ist oder ob sie geschlossen ist.

Außer diesen beiden Schleifenzuständen sind aber noch andere Schleifenzustände möglich. So muß beispielsweise Lei einer Fernsprech-Nebenstellenanlage mindestens noch ein weiterer Schleifenzustand erfaßt werden, der das Drücken einer Taste in der Teilnehmerstation zur Einleitung einer Rückfrage oder zur Amtsbelegung signalisiert. Eine solche Tastendrucksignalisierung wird mit geringstem Aufwand in der Teilnehmerstaticn dadurch erreicht, daß durch den Tastendruck der in der Teilnehmerschleife fließende Gleichstrom für die Dauer des Eindrückens der Taste abgesenkt wird. Dies geschieht durch einen in der Teilnehmerschfeife liegenden, ständig von dem geschlossenen Tastenkontakt kurzgeschlossenen Widerstand, dessen Kurzschluß durch den Tastendruck vorübergehend aufgehoben wird.

Aus technischen Gründen kann bei Tastendruck der durch die Teilnehmerschleife fließende Gleichstrom nicht so weit abgesenkt werden, daß seihst bei großen Leitungslängen zwischen Teilnehmers .ation und Auswerteeinrichtung die bei »Schleifenschluß« und »Stromabsenkung durch Tastendruck« fließenden Gleichströme eine solche Pegeldifferenz aufweisen, daß die Auswerteeinrichtung die beiden verschiedenen Schleifenzustände immer mit ausreichender Sicherheit erfaßt. Insbesondere Fremdspannungen, die auf die Leitung induziert werden können, führen daher immer wieder zu Fehlerkennungen in der Auswerteeinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine eindeutige und zuverlässige Erkennung von mehr als einer geschlossenen Schleife und einer offenen Schleife entsprechenden Schleifenzuständen ermöglicht, auch wenn infolge induzierter Fremdspannungen od. dgl. erhebliche Fremdströme in der Teilnehmerleitung auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vergleicher mit einer der Zahl der zu erfassenden, von Null abweichenden Strompegel entsprechenden Anzahl von Referenzspannungen beaufschlagt ist und daß die Schaltmittel allen Referenzspannungen eine dem durch Fremdströme am Widerstand 9 hervorgerufenen Spannungsabfall entsprechende Spannung überlagern.

Da mehrere Referenzspannungen vorgesehen sind und die Schaltungsanordnung äußerst genau a.beitet, gestattet sie, daß eine beliebige Anzahl von Schleifenzuständen, wie beispielsweise auch der durch Tastendruck bewirkte Stromabsenkungszustand, erfaßt werden können, wobei die einzelnen, die jeweiligen Zustände der Teilnehmerschleife signalisierenden Strompegel nur eine geringe Pegeldifferenz aufzuweisen brauchen. Dabei werden die Referenzspannungen in dem gleichen Maß geändert, wie die an dem Widerstand abgenommene und dem Vergleicher zugeführte Spannung sich infolge des Auftretens von Fremdströmen ändert, so daß die Differenz zwischen Referenz- und Eingangsspannung im Vergleicher immer konstantbleibt und der Einfluß der Fremdstrc':ne im Vereleicher so eliminiert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dieser Widerstand an dem einen und ein zweiter in der Schleife angeordneter gleich großer Widerstand an dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossen, ist die Reihenschaltung aus diesem ersten Widerstand, Spannungsquelle und zweitem Widerstand eine Reihenschaltung aus einem dritten und einem mit dem dritten gleich großen vierten Widerstand parallel geschaltet, und es ist die an dem Verbindungspunkt zwischen drittem und viertem Widerstand auftretende Spannungsänderung den Referenzspannungen überlagert.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die zwischen Verbindungspunkten von drittem und viertem Widerstand und Erde auftretende Spannung unabhängig von dem Zustand der Teilnehmerschleife immer konstant ist und bei Fließen von Fremdströmen auf der Leitung die Spannung sich an diesem Punkt in dem Maße ändert, in dem die Spannung am ersten Widerstand, dem Meßwiderstand, durch den fließenden Fremdstrom verändert wird. Damit wird den Referenzspannungen ausschließlich eine Spannung überlagert, die der Spannung entspricht, die durch Fremdströme am Meßwiderstand hervorgerufen wird und die sich der am Eingang des Vergleichers liegenden, durch den Schleifengleichstrom hervorgerufenen Spannung überlagert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Referenzspannungen im Abgriff von den der Gleichspannungsquelle für die Teilnehmerschleife parallelgeschalteten Spannungsteilern abgenommen. Dadurch sind Änderungen in der Speisespannung eliminiert und üben keinen Einfluß auf die Genauigkeit der Schleifenstrommessung aus.

In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn nach einer weiteren Verbesserung der Erfindung der Verbindungspunkt zwischen drittem und viertem Widerstand über je einen Kondensator mit dem Spannungsabgriff der Spannungsteiler für die einzelnen Referenzspannungen verbunden ist. Damit ist die aus den vier Widerständen bestehende Kompensationsschaltung kapazititv an die einzelnen Referenzspannungen angekoppelt, so daß lediglich die durch die Fremdströme hervorgerufenen Spannungsänderungen in dieser Schaltung den Referenzspannungen überlagert werden.

Die durch die kapazitive Ankopplung hervorgerufenen Spannungsabfälle in der aus den vier Widerständen bestehenden Kompensationsschaltung werden nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch ausgeglichen, daß zu dem ersten und dem zweiten Widerstand jeweils ein weiterer Widerstand derart in Reihe geschaltet ist, daß die Reihenschaltung aus drittem und viertem Widerstand der Reihenschaltung aus weiterem ersten Widerstand, erstem Widerstand, Spannungsquelle, zweitem Widerstand und weiterem zweiten Widerstand parallel geschaltet ist, und daß die weiteren Widerstände gleich groß bemessen sind.

Die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gestattet, eine größere Anzahl von Schleifenzuständen zu erfassen, wobei die einzelnen, die jeweiligen Zustände der Teilnehmerschleife signalisierenden Strompegel nur eine geringe Pegeldifferenz aufzuweisen brauchen. In einem solchen Fall besteht nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Vergleicher aus einer der Zahl der zu erfassenden von Null abweichenden .S

entsprechenden Anzahl von Differenzverstärkern, wobei jeweils an einem ihrer Eingänge eine Referenzspannung gelegt ist, während die anderen Eingänge miteinander verbunden und an dem ersten Widerstand angeschlossen sind und wobei ihre Ausgänge logisch miteinander verknüpft sind.

In Nebenstellenanlagen genügt es im allgemeinen, die drei Schleifenzustände »Schleife offen«, »Schleifenschluß« und »Stromabsenkung« zu erfassen. Dabei ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Vergleicher als Fensterkomparator ausgebildet, dessen drei Eingänge zwei unterschiedliche Referenzspannungen und die im ersten Widerstand, dem Meßwiderstand, abfallende Spannung zugeführt sind und an dessen drei Ausgängen jeweils ein Signal zur Anzeige des jeweiligen Schleifenzustandes abnehmbar ist.

In diesem Fall zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung durch zwei Differenzverstärker aus, deren eine Eingänge jeweils mit voneinander abweichenden Referenzspannungen belegt sind, deren andere Eingänge miteinander und mit dem ersten Widerstand, dem Meßwiderstand, verbunden sind und deren Ausgänge an ein UND-Gatter geführt sind, wobei weiterhin der Ausgang des einen Differenzverstärkers unmittelbar und der Ausgang des anderen Differenzverstärkers über einen Inverter an ein weiteres UND-Gatter angeschlossen und die Ausgänge der beiden UND-Gatter über ein ODER-Gatter miteinander verknüpft sind. Am Ausgang des ersten und des zweiten UND-Gatters und am Ausgang des ODER-Gatters ist jeweils ein Signal für die Anzeige der drei verschiedenen Schleifenzustände der Teilnehmerschleife abnehmbar.

Die Erfindung ist im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Mit 1 ist die Teilnehmerstation einer Nebenstellenanlage bezeichnet, wobei in der Teilnehmerstation nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bauteile des Fernsprechapparates dargestellt sind, wie Gabelumschalter 2, Hör- und Sprecheinrichtung 3, Taste 4, die einen in der Teilnehmerschleife liegenden Widerstand 5 ständig kurzschließt. Die Teilnehmerstation 1 ist über die Sprechleitungen α und b mit der zentralen Vermittlungsstelle verbunden. Von hier aus erfolgt auch die Stromversorgung der Teilnehmerschleife mittels einer Gleichspannungsquelle 6, die über Drosseln 7 und 8 an die Sprechleitungen α und b angeschlossen ist. Zwischen dem Erdpotential der Spannungsquelle 6 und der Drossel 8 ist ein erster Widerstand 9, der sogenannte Meßwiderstand, und ein weiterer Widerstand iO eingeschaltet, während der Minuspol der Gleichspannungsquelle über einen zweiten Widerstand 11 und einen weiteren zweiten Widerstand 12 mit der Drossel 7 verbunden ist. Widerstand 9 und Widerstand 11 sind ebenso wie Widerstand 10 und Widerstand 12 gleich groß gewählt. Parallel zur Reihenschaltung von Widerstand 10, Widerstand 9, Gleichspannungsquelle 6, Widerstand 11 und Widerstand 12 ist die Reihenschaltung aus einem dritten Widerstand 13 und einem vierten Widerstand 14 parallel geschaltet. Die Widerstände 13 und 14 sind gleich groß bemessen. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 13 und dem Widerstand 14 ist über je einen Kondensator 15 bzw. 16 an je einen Spannungsteiler 17 bzw. 18 angeschlossen. Die Spannungsteiler sind der Spannungsquelle 6 parallel geschaltet. Der Spannungsabgriff der Spannungsteilei 17 bzw. 18 ist jeweils mit dem nicht invertierender Eingang eines !Comparators oder Differenzverstärkers 19 bzw. 20 verbunden, deren invertierende Eingänge miteinander verbunden und an den Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand 9 unc dem weiteren Widerstand 10 angeschlossen sind. Die an den Spannungsteilern abgegriffenen und den Differenzverstärkern zugeführten Referenzspannunger sind so gewählt, daß die Referenzspannung am Differenzverstärker 20 weniger negativ als der Spannungsabfall, der bei »Schleifenschluß« am Meßwiderstand 9 ansteht, aber negativer als die Spannung, die be: »Stromabsenkung« am Meßwiderstand 9 abfällt, und

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niger negativ als die Spannung, die bei »Stromabsenkung« am Meßwiderstand 9 abfällt, ist. Die Ausgänge der beiden Differenzverstärker 19 und 20 sind übei ein erstes UND-Gatter 21 miteinander verknüpft, ar dessen Ausgang ein Signal abnehmbar ist, das der Schleifenzustand »geschlossene Schleife« anzeigt Weiterhin ist der Ausgang des Differenverstärkers Ii unmittelbar und der Ausgang des Differenzverstärkers 20 über einen Inverter 22 mit den Eingänger eines weiteren UND-Gatters 23 verbunden, an desser Ausgang ein Signal abnehmbar ist, das den Schleifenzustand »Stromabsenkung« bzw. »Tastendruck« anzeigt. Die beiden Ausgänge der UND-Gatter 21 und 23 sind über ein ODER-Gatter 24 miteinander verknüpft, an dessen Ausgang ein Signal für den Schleifenzustand »Schleife offen« abnehmbar ist.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung isi wie folgt:

1. Schleifenzustand »Schleife offen«

Der Gabelumschalter 2 in der Teilnehmerstatior ist geöffnet; in der Teilnehmerschleife fließt keir Gleichstrom. Die Spannung an den invertierenden Eingängen der Differenzverstärker 19 und 20 ist Null, somit erscheint am Ausgang der Differenzverstärker ein L-Signal, damit an den Ausgängen der UND-Gatter 21 und 23 ebenfalls eir L-Signal und am Ausgang des ODER-Gatten 24 ein L-Signal, das den Zustand »Schleife offen« signalisiert.

2. Schleifenzustand »Schleifenschluß«

Durch Abnehmen des Handapparats in der Teilnehmerstation 1 wird der Gabelumschalter 2 geschlossen. In der Teilnehmerschleife fließt maximaler Gleichstrom. Die am Meßwiderstand 9 abgenommene und den invertierenden Eingängen der Differenzverstärker 19 und 20 zugeführte Spannung ist in jedem Fall negativer ah deren Referenzspannungen, so daß an den Ausgängen der Differenzverstärker 19 und 20 eir Η-Signal auftritt, das den Schleifenzustand »Schleife geschlossen« signalisiert. Am Ausgang des UND-Gatters 23 und des ODER-Gatters 24 tritt ein L-Signal bzw. ein Η-Signal auf, die die entsprechenden Anzeigeeinrichtungen nichi einschalten können.

3. Schleifenzustand »Stromabsenkung durch Tastendruck«

Will der Teilnehmer in Station 1 eine Rückfrage einleiten oder eine Amtsbelegung vornehmen, se hat er nach Abheben des Handapparats die Taste 4 zu drücken. Dadurch wird kurzzeitig dei Kurzschluß des Widerstandes 5 aufgehoben, und der in der Teilnehmerschleife fließende Gleich-

strom wird um einen bestimmten Betrag abgesenkt. Dadurch wird der Spannungsabfall am Widerstand 9 gegenüber dem Schleifenzustand »Schleife geschlossen« geringer, und die an den invertierenden Eingängen der Differenzverstärker 19 und 20 liegende Spannung ist negativer als die Referenzspannung am Differenzverstärker 19 und positiver als die Referenzspannung am Differenzverstärker 20, so daß am Ausgang des Differenzverstärkers 19 ein Η-Signal und am Ausgang des Differenzverstärkers 20 ein L-Signal auftritt. Über den Inverter 22 sind damit die Eingänge des UND-Gatters 23 jeweils mit einem Η-Signal belegt, so daß am Ausgang des UND-Gatters 23 ein Η-Signa! entsteht, das den Schleifenzustand »Tastendruck« signalisiert. Am Ausgang des UND-Gatters 21 tritt ein L-Signal und am Ausgang des ODER-Gatters 24 ein H-Signal auf, die nicht in der Lage sind, die entsprechenden Anzeigevorrichtungen einzuschalten.
Unabhängig von den drei Schleifenzuständen ist die Spannung am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 13 und 14 gegen Erde immer gleich der halben Gleichspannung und der Gleichspannungsquelle 6. Wird nunmehr in einem beliebigen Zustand der Teilnehmerschleife eine Fremdspannung in die Teilnehmerschleife induziert, so treibt diese über die Erdkapazitäten der symmetrischen Leitung einen Fremdstrom über den Widerstand 9 und einen Fremdstrom in der gleichen Größenordnung über den Widerstand 11. Der über den Widerstand 9 fließende Fremdstrom «erändert die den Differenzverstärkern zugeführte Spannung, und es käme bei der geringen Differenz der unterschiedlichen Gleichstrompegel bei den verschiedenen Schleifenzuständen zu einer Fehlerkennung der Schaltungsanordnung, so daß beispielsweise die Schaltungsanordnung anstelle des tatsächlich herrschenden Schleifenzustandes »Tastendruck« den Schleifenzustand »Schleife geschlossen« signalisieren würde. Dieses wird dadurch verhindert, daß am Widerstand 11 durch den Fremdstrom ein gleich großer Spannungsabfall hervorgerufen wird, so daß insgesamt die Spannung am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 13 und 14 gegen Erde sich um genau diesen Spannungsabfall ändert. Diese Spannungsänderung wird über die Kondensatoren 15 und 16 an den den Spannungsabgriffen der Spannungsteiler 17 und 18 abgegriffeRen Referenzspannungen überlagert, so daß die den nicht invertierenden Eingängen der Differenzverstärker 19 und 20 zugeführten Referenzspannungen sich mit gleichem Vorzeichen um den gleichen Betrag ändern, um den sich die an dem Meßwiderstand 9 abgegriffene Spannung unter dem Einfluß der fließenden Fremdströme ändert. Da das Ausgangspotential der Differenzverstärker immer nur von der Differenz der Eingangsspannungen abhängig ist, durch diese Schaltung der Widerstände 9 bis 14 aber die Differenz der Eingangsspannungen konstant gehalten wird, ist der Einfluß von Fremdströmen auf die Schaltungsanordnung zum Erkennen der Schleifenzustände eliminiert. Die Widerstände 10 und 12 sind in diesem Zusammenhang ohne Bedeutung, sind aber erforderlich, um die durch die kapazitive Ankopplung der Spannungsteiler 17 und 18 hervorgerufenen Spannungsabfälle zu kompensieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schaltunganordnung zum Erfassen von Schleifenzuständen in Fernsprechanlagen, bei der in der Schleife ein Widerstand angeordnet ist und die an ihm abfallende Spannung einem Vergleicher zugeführt wird, der mit einer Referenzspannung beaufschlagt ist, wobei Schaltmittel vorgesehen sind, die der Referenzspannung eine dem Schleifenstrom entsprechende Spannung überlagern, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (Differenzverstärker 19,20) mit einer der Zahl der zu erfassenden, von Null abweichenden Strompegel entsprechenden Anzahl von Referenzspannungen beaufschlagt ist und daß die Schaltmittel (Widerstände 13,14 und Kondensatoren 15,16) allen Referenzspannungen eine dem durch Fremdströme am Widerstand (9) hervorgerufenen Spannungsabfall entsprechende Spannung überlagern.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (9) an dem einen und ein zweiter in der Schleife angeordneter gleich großer Widerstand (11) an dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle (6) angeschlossen ist, daß der Reihenschaltung aus erstem Widerstand (9), Spannungsquelle und zweitem Widerstand (11) eine Reihenschaltung aus einem dritten (13) und einem mit dem dritten gleich großen vierten Widerstand (14) parallel geschaltet ist und daß die an dem Verbindungspunkt zwischen drittem und viertem Widerstand auftretenden Spannungsänderungen den Referenzspannungen überlagert sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung am Abgriff von der Gleichspannungsquelle (6) für die Teilnehmerschleife parallelgeschalteten Spannungsteilern (17 und 18) abgenommen sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt zwischen drittem und viertem Widerstand (13, 14) über je einen Kondensator (15, 16) mit dem Spannungsabgriff der Spannungsteiler (17, 18) für die einzelnen Referenzspannungen verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem ersten (9) und dem zweiten Widerstand (11) jeweils ein weiterer Widerstand derart in Reihe geschaltet ist, daß die Reihenschaltung aus drittem (13) und viertem Widerstand (14) der Reihenschaltung aus weiterem ersten Widerstand (10), erstem Widerstand (9), Spannungsquelle (6), zweitem Widerstand (11) und weiterem zweiten Widerstand (12) parallel geschaltet ist, und daß die weiteren Widerstände gleich groß bemessen sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher aus einer der Zahl der zu erfassenden, von Null abweichenden Strompegel entsprechenden Anzahl von Differenzverstärkern (19,20) besteht, wobei jeweils an einem ihrer Eingänge eine Referenzspannung gelegt ist, während die anderen Eingänge miteinander verbunden und an dem ersten Widerstand (9) angeschlossen sind und ihre Ausgänge logisch mitein

ander verknüpft sind.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Erfassen dreier Schleifenzustände »Schleife offen«, »Schleifenschluß« und »Stromabsenkung«, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher als Fensterkomparator ausgebildet ist, dessen drei Eingänge zwei unterschiedliche Referenzspannungen und die am ersten Widerstand (9) abfallende Spannung zugeführt sind und an dessen drei Ausgängen jeweils ein Signal zur Anzeige des jeweiligen Schleifenzustandes abnehmbar ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch zwei Differenzverstärker (19, 20). deren eine Eingänge jeweils mit voneinander abweichenden Referenzspannungen belegt sind, deren andere Eingänge miteinander und mit dem ersten Widerstand (9) verbunden sind und deren Ausgänge an ein UND-Gatter (21) geführt sind, wobei weiterhin der Ausgang des einen Differenzverstärkers (19) unmittelbar und der Ausgang des anderen Differenzverstärkers (20) über einen Inverter (22) an ein weiteres UND-Gatter (23) angeschlossen und die Ausgänge der beiden UND-Gatter über ein ODER-Gatter (24) miteinander verknüpft sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des ersten und des zweiten UND-Gatters (21 bzw. 23) und am Ausgang des ODER-Gatters (24) jeweils ein Signal zur Anzeige des jeweiligen Schleifenzustandes abnehmbar ist.