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Schleifenstromdetektor
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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Telefoneinrichtungen und
betrifft im besonderen die Überwachung eines Telefonleitungspaares auf Stromfluß.
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In Telefon-Teilnehmerschleifen entsteht die Notwendigkeit festzustellen,
wann Strom in einem teitungspaar fließt. Die Stromüberwachungsschaltung darf Tonfrequenzen
in dem Leiteungspaar nicht beeinträchtigen und muß hohe Wechselspannungen, die zum
Läuten beim Telefon verwandt werden, durchlassen. Nach den Kenntnissen des Anmelders
hat keine ältere Uberfachungamethode die besonderen Vorteile in der Arbeitsweise
und im Ergebnis erzielt, wie sie sich nun gemäß der vorliegenden, nachstehend beschriebenen
Erfindung ergeben.
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Gemäß der Erfindung ist ein Schleifenstromdetektor mit einer sättigbaren
Drossel mit einer ersten, zweiten und dritten Wicklung, von denen die erste und
die zweite für ein Einschalten in eine Kreisschleife zum Durchlaß von Gleichstrom
ausgebildet sind, mit zumindest einem Widerstand, der mit der dritten Wicklung verbunden
ist, um mit dies ein einen Spannungsteiler zu bilden, und mit einem Oszillator,
der einen Wechselspannungsausgang besitzt, der mit dem Spannunsteiler verbunden
ist,. vorgesehen, der sich dadurch auszeichnet, daß der Wechselspannungsabfall an
der dritten Wicklung relativ hoch ist, wenn kein Gleichstrom durch die Kreisschleife
fließt und relativ niedrig, wenn Gleichstrom durch die Kreisschleife fließt, und
daß sie eine Schalteinrichtung umfaßt, die einen ernten und einen zweiten Betriebzustand
mit zugehörigen Ausgangssignalen ha-t und die mit dem Spannunsteiler verbunden ist,
um auf den Oszillatorausgang anzusprechen, wenn der Wechselspannungsabfall relativ
hoch ist, so daß sie in den ersten Betriebszustand mit einem zugehörigen Ausgangssignal
geschaltet wird, und um auf den 0.R-zillatorausgang nicht anzusprechen, wenn der
Wechselspannungsabfall relativ niedrig ist, so daß sie in den zweiten Betriebssustand
mit einem zweiten zugehörigen Ausgangs signal geschaltet wird.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Kreisschlei fe,
in die die erste und zweite Wicklung eingeschaltet sind, Schaltvorrichtungen an
einem Bezugs-Telefonanschluß zum Öffnen
und Schließen der Schleife
und eine Gleichspannungsquelle an einem anderem Bezugsanschluß aufweisen, wobei
die 3chaltvorrichtung beispielsweise durch das Abheben und Zurücklegen eines Teleftnhörers
von der Gabel oder auf die Gabel betätigt werden kann.
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Nach noch einem weiter Merkmal der Erfindung kann die Detektor-Schaltereinrichtung
typischer- und einfacherweise mehrere Transistoren aufwaisen, die zwischen dem Spannungsteiler
des Detektors und dem Ausgang der Schalteinrichtung in steuernder Zuordnung hintereinander
geschaltet sind, wobei der Ausgang ver schiedene Spannungspegel in Abhängigkeit
von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Strom in der Schleife annehmen
kann.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels füh
den Gegenstand der Erfindung, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Die einzige
Figur der Zeichnung zeigt ein Schaltbild einss s Schleifenstromdetektors gemäß der
Erfindung.
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In der Zeichnung hat eine Drosselspule 10 mit sättigbarem Kern eine
erste, zweite und dritte Wicklung 11 - 13, die z. B. auf einan aus Blechen geschichteten
EI-Kern gewickelt sein können.
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Die erste und die zweite Wicklung 11 und 12 sind zum Einschalten in
einen Breis für den Durchgang von Gleichstrom ausgebildet. Ein solcher Kreis besitzt
Leitungen 14, 14a, 15 und 15a, die entsprechend der Darstellung mit den Wicklungen
verbunden sind. So ein Paar von Leitungen kann typischerweise aus den Leitungen
eines Teilnehmer-Telefonanschlusses bestehen, die normalerweise mit Tonfrequenzen
zwischen zwei Bezugstationen 16 und 17, z. B. einer- Zentralstelle und einem Teilnehmeranschluß
beaufschlagt sind. In diesem Fall sind die Wicklung 11 - 13 so ausgebildet, daß
sie die Stimm- bzw. Tonfrequenzen im Beitungspaar nicht schädlich dämpfen oder in
anderer Weise beeinflussen, und sie müssen relativ hohe Wechselspannungen durchlassen,
die für das Läutewerk eines Telefonapparates benutzt werden.
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Die Leitungen 14, 14a, 15 und 15a sind, wie dargestellt, zu
einer
Schleife zusammengeshlossen mit einer Gleichspannungsquelle wie einer Batterie 18
an der Bezugsstation 16 und mechanisch gekoppelten Schaltern S1 und S2 in der Schleife
an der Bezugsstation 17. Ein Bezugswiderstand Rref ist gleichfalls in die Schleife
bei der Station 17 zwischen den Schaltern einen schaltet. Wenn die Schalter S1 und
S2 geschlossen sind, läßt die Schleife Gleichstrom durch die Wicklungen 11 und 12
hindurch. Wechselspannungsanschlüsse sind bei 20 und 21 in Station 16 dargestellt.
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Die Drossel 10, die wie dargestellt mit dem noch zu beschreibenden
Netzwerk verbunden ist, ermöglicht die Erkennung, ob Strom in der beschriebenen
Schleife vorhanden ist odor nicht und sieht weiterhin eine Anzeige auf einem Logik-Pegel
vor* Camäß der Erfindung ist zumindest ein Widerstand (wie z. Bo R1) mit der dritten
Wicklung 13 verbunden, um einen Spannungsteiler zu bilden; weiterhin ist der Ausgang
23a eines Oszillators 29 mit dem Spannungsteiler verbunden, so daß der Wechselspannungsabfall
an der dritten Wicklung 13 relativ hoch ist, wenn kein Gleichstrom durch die Leitungen
14, 14a, 15 und 15a der Schlefe fließt, und relativ niedrig, wenn Strom durch die
Kreisschleife fließt. Beispielsweise möge der Oszillator 23 eine Wechselspannung
von 20 kHz liefern. In dem Beispiel bilden Relhenwiderstände R2 und R3 ein weiteres
Spannungsteilernetrerk, das an einen Punkt 24 zwischen dem Widerstand R1 und der
Wicklung 13 angeschlossen ist. An die Anschlüsse 26 und 28 des Teilernetzwerks
ist
eine negative Spannung angelegt.
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Die Drosselspule ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis ihrer
Induktivitat bei nicht mit Gleichstrom beaufschlagten Wicklungen 11 und 12 gegenüber
ihrer Induktivität bei einem Strom von beispielsweise mehr als etwa 20 mA durch
die Wicklungen 11 und 12 sehr groß ist.
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Weiterhin ist gemäß der Erfindung eine Schalteinrichtung vorgesehen,
die einen ersten und einen zweiten Betriebszustand mit entsprechenden Ausgangssignalen
hat, wobei ein Beispiel einer solchen Schalteinrichtung bei 27 dargestellt ist.
Sie ist mit dem Spannungsteiler und mit dem Oszillatorausgang verbunden, z. B am
Verbindungspunkt 25 zwischen den T.fiderstanden R2 und um auf den Oszillatorausgang
anzusprechen, wenn der obenerwähnte Wechselspannungsabfall relativ hoch ist, so
daß sie in ihren ersten Betriebszustand mit einem zugehörigen Ausgangs signal (d.
h. einem ersten Spannungspegel) an der Ausgangsklemme 29 geschaltet wird; die Schalteinrichtung
27 ist außerdem unempfindlich bezüglich des Oszillatorausgangs, wenn der Wechselspannungsabfall
an der Wicklung 13 relativ klein ist, so daß sie in ihren zweiten Betriebs zustand
mit einem zweiten zugehörigen Ausgangssignal (d. h. einem zweiten Spannungspegel
an der Ausgangsklemme 29 geschaltet wird.
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In dargestellten Beispiel 27 der Schalteinrichtung sind ein
erster,
ein zweiter und ein dritter Transistor Q1, Q2 und Q3 vorgesehen Die Basis 32 von
Q1 ist an den Verbindungspunkt 25 angeschlossen, so daß der erste Transistor mit
jeder Halbwalle des Signaleingangs zwischen leitendem und sperrendem Zustand wechselt.
Die parallel zueinander zwischen dem Kollektor 33 und der Masseleitung 34 eingeschalteten
C1 und R4 bewirken eine Filterung des resultierenden Kollektorstroms, wobei sie
eine feste Gleichspannung, z. B. -14 V, am Kollektor 33 hervorrufen.
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Der Emitter 35 ist mit der Spannungsquelle am Anschlußpunkt 26 verbunden.
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Der Kollektor 33 ist über eine Diode D1 mit der Basis 36 von Q2 verbunden.
Der Kollektor 37 von Q2 ist über Teilewiderstände e , R6 und R angeschlossen, wobei
Punkt 38 des Teilers mit. der Basis 39 von Q3 verbunden ist. C2 ist zwischen Teilerpunkt
40 und der Masseleitung eingeschaltet, Der Kollektor 41 von Q3 ist über einen Widerstand
R8 mit dem Punkt 26 der Spannungsquelle verbunden. Der Emitter 42 von Q2 ist mit
dem Punkt 26 verbunden und der Emitter 49 von Q3 liegt an der Nasseleitung.
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Unter den obengenannten Bedingungen mit einem ein und aus schaf tenden
Q1 leitet Q9 nicht, Q3 nicht und das Ausgangsaignal der Schalteinrichtung bei 29
ist -14 V, d. h. übereinstimmend mit der Gleichstromquelle. Andererseits ist die
Leitfühigkeit der Drosselspule bei geschlossenen S1 und 52 und bei Schleifenstrom
im Leitungspaar 14 und 15 auf einem Minimalwert und an der
Mittelwicklung
13 tritt keine Wachselspannung auf. Q1 leitet dann nicht, Q2 und Q3 leiten und das
Ausgangssignal bei 29 ist O V.
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Beim Wählen mittels der Drehscheibe in einer Telefonschaltung werden
die Schalter S1 und S2 mit einer Frequenz von 10 Impulssen pro sec und mit einer
relativen Einschaltdauer von 40% geöffnet und geschlossen. Das Ausgangs signal des
Kreises bleibt während des Wählens aufgrund der RC-Zeitkonstante von 6 und C2 konstant.
Dieser Zeitkreis liefert genug Strom an Q3, um ihn für 150 msec leitend zu erhalten,
nachdem der Stromfluß in der Schleife endet. Die Induktivität in der Drosselspule
ist im Sättigungszustand sehr klein und stellt einen Einführungsverlust von typischerweise
etwa 0,1 db dar, wenn sie in Telefon-Teilnehmerschleifen verwandt wird.
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Typische Werte und Kennzeichnungen der beschriebenen Elemente sind
nachstehend, lediglich beispielsweise, aufgeführt: Q1, Q2 T1S97 R4 15k# Q3 2N4249
R5 18k# D1 1N914 R6 100k# Rref 2.4k# R7 5.1k# R1 1k Q R8 100k# R2 10k# C1 .047 µ
F R3 51 k# C2 1.0 µ F
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