DE3020353C2

DE3020353C2 - Stromauswerteanordnung für eine automatische Fernsprechzentrale

Info

Publication number: DE3020353C2
Application number: DE3020353A
Authority: DE
Inventors: Adrianus Wilhelmus Maria Van Den Enden; Job Franciscus Petrus van Eindhoven Mil
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-06-06
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1983-12-08
Also published as: SE447691B; CA1143491A; GB2052215B; IT8022533A0; BE883638A; JPS55165092A; AU5900680A; FR2458963B1; FR2458963A1; AU537316B2; IT1131255B; NL7904429A; GB2052215A; SE8004114L; US4319092A; DE3020353A1; JPS6239877B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für eine automatische Fernsprechzentrale zum Auswerten von Strömen in einem System zweier Leiter mit Erde als gemeinsamen Rückführungsleiter mit einem Anschlußklemmenpaar für diese Leiter, die über je einen Widerstand mit unterschiedlichen Polen einer Speisebatterie verbunden sind und mit einem ersten Paar Widerstände, die zwischen dem einen Pol der Speisebatterie und der anderen Anschlußklemme in Reihe liegen und mit einem zweiten Paar Widerstände, die zwischen dem anderen Pol der Speisebatterie und der ι» einen Anschlußklemme in Reihe liegen, wobei der Verbindungspunkt der Widerstände des ersten Paares und der Verbindungspunkt der Widerstände des zweiten Paares zwei Anschlußpunkte bilden zum Anschließen einer Auswerteanordnung zum Auswerten

is des Schleifenstromes (Differenzanteil der Ströme in den zwei Leitern.)

Eine derartige Anordnung ist aus der DE-AS 12 93 873 bekannt. Diese Anordnungen werden zum Auswerten des Schleifenzustandes von Teilnehmerlei-

2(i tungen verwendet.

In manchen Hausfernsprechsystemen, PABX, werden sogenannte Erdtasten verwendet, um während des Gesprächszustandes der Teilnehmerstelle mit der Fernsprechzentrale Verbindung aufnehmen zu kön-

:5 nen. Durch Betätigung der Erdtaste des Fernsprechapparates wird die α-Ader der Teilnehmerleitung geerdet. Diese Signalisierung kann in der Fernsprechzentrale durch eine an den Speisekreis für die o-Ader angeschlossene Auswerteanordnung ausgewertet wer-

M) den, wie dies in der DE-OS 25 47 880 beschrieben ist. Ein Nachteil dieser Auswertemethode ist, daß die Auswerteanordnung für die Erdtasten-Signalisierung auch auf das Unterbrechen der Teilnehmerschleife reagiert. Es wird nämlich hier die Auswerteanordnung zur Erkennung des Erdtastendrucks an den mit dem geerdeten Pol der Speisestromquelle verbundenen Speisewiderstand angeschlossen. Wird nun durch Betätigung der Erdtaste des Fernsprechapparates Erde εη die Sprechadern angelegt, so fällt die Spannung an der Auswerteanordnung weg. Dies ist aber auch dann der Fall, wenn die Teilnehmerleitung unterbrochen wird, weshalb durch einer solche Unterbrechung Erdtastendruck vorgetäuscht wird.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, für eine An-Ordnung der obengenannten Art einen einfachen Ausbau zu schaffen, der es ermöglicht, den Längsstrom in den zwei Leitern auszuwerten. In der Praxis kann dies u. a. zum Auswerten der Erdtasten-Signalisierung benutzt werden, da bei Erdtastendruck ein Längsstrom auftritt. Dabei wird der Vorteil erreicht, daß keine Verwechslung mit dem Unterbrechen der Teilnehmerschleife auftreten kann, so daß diese Auswertung der Erdtasten-Signaiisierung eindeutig ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung weist das Kennzeichen auf, daß zum Auswerten eines Längsstromes in den zwei Leitern Mittel vorhanden sind zum Buden der Summe der Spannungen der Verbindungspunkte des ersten Paares und zweiter: Paares von Widerständen und daß Mittel vorhanden sind zum Vergleichen

M) der genannten Summe der Spannungen mit dem Potential eines Punktes mit Bezugspotential, wobei eine Anzeige eines Längsstromes in den zwei Leitern von den letztgenannten Mitteln abgeleitet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Schaltplan einer Auswerteanordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 den Ersatzschaltplan für Erdtasten-Signalisierung,

F i g. 3 bzw. F i g. 4 den Schaltplan eines ersten bzw. zweiten Ausbaues der Anordnung nach Fig. 1 zum Verwirklichen einer Pegelverschiebunsj,

Fig. 5 den Schaltplan einer Summieranordnung.

Die Auswerteanordnung nach F i g. 1 hat eine Anschlußklemme a(b) zum Anschließen der a(b)-A.CsT einer Teilnehmerleitung. Zwischen der α-Klemme und dem negativeil Pol einer Speisebatterie mit der Spannung Vg, deren positive Klemme geerdet ist, liegt ein niederohmiger Meßwiderstand R\. Auf gleiche Weise liegt zwischen der /VKlemme und Erde ein niederohmiger Meßwiderstand Rt=R'_x. Die Widerstände A₁ und R\ werden durch die üblichen Speisewiderstände gebildet oder bilden einen Teil derselben. Zwischen der ft-Klemme und dem negativen Pol der Speisebatterie liegt ein Spannungsteiler, der aus den Widerständen R₃ und A₄ besteht. Auf gleiche Weis., liegt ein Spannungsteiler, der aus den Widerständen A₂ und A₅ besteht, zwischen der α-Klemme und Erde. Um unnötige Verluste in der Auswerteanordnung zu vermeiden, werden die Widerstände R₂, R₃, /J₄ und R_s gegenüber R₁ und R'_x hochohmig gewählt. Dies ist jedoch für das Funktionieren der Auswerteanordnung unbedingt notwendig.

Die Spannung des Verbindungspunktes der Widerstände R₂ (R_}) und A₅ (R₄), wird durch F₁ (V₂) bezeichnet.

Für die Ströme I_a und /,,, die in den Adern der Teilnehmerleitung fließen, laß sich schreiben:

wobei I_ä den Schleifenstrom darstellt, auch als Differenzstromanteil bezeichnet, und wobei I_c den Längsstrom darstellt, auch als gemeinsamer Stromanteil (common mode component) bezeichnet.

Die Spannung V_x - V₂ ist von V_B, I_d und /, linear abhängig, wobei angezeigt werden kann, daß die Spannung V_x — V₂ von den Längsströmen /₍. unabhängig ist, wenn die untenstehende Bedingung erfüllt wird:

R-,

R₁ +R,

(2)

Weiterhin läßt sich darlegen, daß die Spannung V_x — F₂ nur von dem Schleifenstrom I_d abhängig ist, wenn außer der Bedingung (2) auch die nachfolgende Bedingung erfüllt wird:

Λ,=Λ₄ (3)

Die Spannung V_x — V₂ kann dazu benutzt werden, Information in bezug auf den Zustand der Teilnehmerleitung zu erhalten und gegebenenfalls die Gesprächssignale der Teilnehmerleitung ohne Störung durch Längsströme abzuzapfen.

Für die Auswertung des Schleifenstromes I_d werden die Spannungen F, und F₂ dem differentiellen Eingang eines Differenzverstärkers A_x zugeführt. Dieser kann als linearer Verstärker ausgebildet werden, in welchem Fall die Gesprächssignale des Teilnehmers dem Ausgang des Verstärkers entnommen werden können.

Wenn die Bedingungen (2) und (3) erfüllt werden, ist das Ausgangssignal des linearen Verstärkers von der Batteriespannung V₈ unabhängig, wodurch Rauschen und Übersprechen über die Batterie unterdrückt werden.

Es ist oft erwünscht, in der Fernsprechzentrale über eine binäre Anzeige des Zustandes der Tcilnchmerschleife zu verfugen. Diese Anzeige kann dadurch erhalten werden, daß der Differenzverstärker A_t als Spannungsvergleicher mit einem zweiwertigen Ausgangssignal ausgebildet wird, das von der Polarität des Eingangssignals abhängig ist. Wenn die Bedingungen (2) und (3) erfüllt werden, ändert sich der Zustand der Spannungsvergleicher bei I_d = 0. Eine Änderung des Zustandes bei einem anderen Wert von I_d kann dadurch erreicht werden, daß in eine Zuführungsleitung zu dem Differenzverstärker A₁ eine Bezugsspannungsquelle V_rX angeordnet wird.

Wenn die Bezugsspannung F_r] Null Volt ist und die Bedingung (3) nicht erfüllt wird, ändert sich der Zustand der Spannungsvergleicher bei einem bestimmten Wert des Leitungswiderstandes R₁-.

wobei R_L = R_T+2R_K, wobei R₁- die Impedanz des Fernsprechapparates und R_K den Widerstand einer

-5 Ader der Teilnehmerleitung darstellt.

Dadurch, daß die Bezugsspannung V,_x nicht gleich Null Volt gewählt wird und dadurch, daß die Bedingung (3) nicht erfüllt wird, wird der Schleifenstrom, bei dem der Zustand^ der Spannungsvergleicher sich

3" ändert, durch die Überlagerung eines konstanten Stromes und eines Stromes, der der Batteriespannung V_B proportional ist, gegeben. Das Auswertekriterium ist dabei die Parallelschaltung einer bestimmten Stromquelle, die einen konstanten Strom führt und ei-

-'5 nes bestimmten Widerstandes, der den der Batteriespannung V₃ proportionalen Strom führt.

Es gibt Umstände, unter denen es erwünscht ist, bestimmte Signalisierungen die außerhalb der Teilnehmerschleife erfolgen, auszuwerten. Dies ist beispiels-

•»0 weise der Fall bei der Signalisierung mit der Erdtaste in bestimmten Arten von Fernsprechzentralen. Mit dieser Erdungstaste kann die α-Ader der Teilnehmerleitung geerdei werden. Der Teilnehmer kann damit angeben, daß er eine Rückfrageverbindung wünscht.

In dem aus DE-OS 25 47 880 bekannten System wird die ö-Klemme der Anordnung nach Fig. 1 an eine Auswerteanordnung für die Erdtasten-Signalisierung angeschlossen. Es dürfte einleuchten, daß, wenn die a-Ader geerdet wird, die Spannung von der 6-Klemme wegfällt. Dies ist jedoch auch der Fall, wenn die Teilnehmerleitung unterbrochen wird. Das Fortfallen der Spannung an der i-Klemme ist folglich kein eindeutiges Kriterium, daß die Erdtaste betätigt wurde. Ein besseres Kriterium bildet das Auftreten eines gemeinsamen Stromanteils /,.. Zum Auswerten eines gemeinsamen Stromanteils werden dieselben Spannungen V_x und F₂ benutzt, die zum Auswerten des Schleifenstromes benutzt werden.
Zwischen den Punkten, an denen die Spannungen

^M) F, und V₂ auftreten, liegen zwei Widerstände R₆ und R'_b in Reihe. Die Spannung des Verbindungspunktes der Widerstände R₁, und R'_b wird durch F, bezeichnet. Weiterhin liegt ein aus den Widerständen R₁ und /?_g bestehender Spannungsteiler zwischen Erde und dem

''5 negativen Pol der Speisebatterie. Die Spannung des Verbindungspunktes der Widerstände R₁ und /?_s, die als Bezugswert für F, gilt, wird durch F₄ bezeichnet.

Der Spannungsunterschied K, - K₄ ist von V_B, I₁ und /,, linear abhängig, wobei dargelegt werden kann, daß K₃ — V₄ von dem Schleifenstrom /,, unabhängig ist, wenn die Bedingung (2) sowie die nachfolgende Bedingung erfüllt wird.

(Rj — #5) _

(5)

Weiterhin läßt sich darlegen, daß die Spannung V_} — V₄ nur von dem Längsstrom /,. abhängig ist, wenn außer den Bedingungen (2) und (5) auch die nachfolgende Bedingung erfüllt wird:

R₁ =

(6)

Die Spannung V-, — V₄ kann dazu benutzt werden, Informationen in bezug auf den gemeinsamen Stromanteil zu erhalten, beispielsweise zur Auswertung der Erdtasten-Signalisierung.

Die Spannungen K₃ und V₄ werden dem differentiellen Eingang eines Differenzverstärkers A₂ zügeführt. Dieser kann als linearer Verstärker ausgebildet werden, in welchem Fall etwaige analoge Information, die in dem Längsstrom vorhanden ist, dem Ausgang des Verstärkers entnommen werden kann. Wenn die Bedingung (2) und (5) erfüllt werden, ist das Ausgangssignal des Verstärkers von der Batteriespannung V_B unabhängig, wodurch Rauschen und Übersprechen über die Batterie unterdrückt werden.

Eine binäre Anzeige des Zustandes des Erdkreises, d. h. des Kreises, in dem die Längsströme fließen, kann dadurch erreicht werden, daß der Differenzverstärker A₂ als Spannungsvergleicher ausgebildet wird. Wenn die Bedingungen (2) und (5) erfüllt werden, ändert sich der Zustand der Spannungsvergleicher bei I₁. = 0. Eine Änderung des Zustandes bei einem anderen Wert von I_c kann dadurch erreicht werden, daß in eine Zuführungsleitung zu dem Differenzverstärker A₂ eine Bezugsspannungsquelle V_n aufgenommen wird.

Wenn die Bezugsspannung V_r2 Null Volt ist und die Bedingung (6) nicht erfüllt wird, ändert sich der Zustand der Spannungsvergleicher bei einer bestimmten Kombination des Widerstandes nach Erde R_A, der Apparateimpedanz /?_rund des Widerstandes R_K einer Ader der Teilnehmerleitung:

η _
^A

2Λ,+Α_Γ+2κ_Α- ) R₃+ R₄

(7)

50

Der Ersatzschaltplan der Teilnehmerleitung mit dem daran angeschlossenen Fernsprechapparat im Falle einer Erdtasten-Signalisierung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Block D stellt dabei die Auswerteanordnung nach F i g. 1 dar.

Dadurch, daß die Bezugsspannung V_r2 nicht entsprechend Null Volt gewählt wird und dadurch, daß die Bedingung (6) nicht erfüllt wird, wird der Wert des Längsstroms, bei dem der Zustand der Spannungsvergleicher sich ändert, durch Überlagerung eines konstanten Stromes und eines Stromes, der der Batteriespannung proportional ist, gegeben. .

Derselbe Effekt wie mit dem Bezugsspannungsquellen K_rl und V_r2 kann dadurch erreicht werden, daß Spannungs- oder Stromquellen in das Widerstandsnetzwerk aufgenommen werden. Als Stelle für diese Quelle kommen die Zweige in Betracht, in die die hochohmigen Widerstände aufgenommen sind.

Wegen der Ausbildung der Verstärker A₁ und A₂, die zwischen den Speisespannungen K;., und K₁., wirken, kann es erwünscht sein, den Pegel der Spannungen K₁, V₂, Vy und V₄ in positiver Richtung zu verschieben. Dies kann durch Verwendung einer positiven Vorspannung V_h erfolgen, deren Zuführungsklemme über die Widerstände R₉ und R₁₀ mit den Punkten verbunden ist, wo die Spannungen K, und V₄ auftreten, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Eine alternative Ausbildung ist in Fig. 4 dargestellt. Darin ist die Zuführungsklemme für die Vorspannung V_h über den Widerstand /?,, (R₁₂) mit dem Punkt, an dem die Spannung V₁ (V₂) auftritt, verbunden.

Durch die geeignete Wahl der Widerstandswerte kann dafür gesorgt werden, daß die Spannung Vy - V₄ von V_h unabhängig ist.

Zur Erläuterung der Bemessung einer für die Praxis geeigneten Auswerteanordnung nach F i g·. 4 werden die folgenden Daten gegeben.

V_B = -48 V, V_h = +5 V, V_n = K_r, = 0 V; K_r, = 0F,K,,= +5F:

A₁. = «', = 173 Ohm;

R\ = R₄ = Rx= lOOKOhm;

R] = R₅ = 86852 Ohm;

Ä„ = /?,, = 5672 Ohm;

R_]0 = 5742 Ohm;

A₇ = 89069 Ohm;

R₆ = R₆ = 40 KOhm;

In diesem Beispiel gelten die folgenden Gleichungen:

K₁- K, = 0,321 + 17,83 I_d (8)

V₃ -V₄ = 0,151 + 10.07/,.

Aus den Gleichungen (8) läßt sich ableiten, daß die Spannung V₁ - V₂ bei /_rf= 18 mA ihre Polarität ändert und daß die Spannung K₃ — V₄ bei l_c = 15 m A ihre Polarität ändert.

In den bisher beschriebenen Auswerteanordnungen werden die Widerstände R₆ und R'₆ dazu benutzt, eine Spannung K₃ zu erhalten, die die (gewogene) Summe der Spannungen V₁ und V₂ ist. Dieses Spannung K₃ wird dann mit der Bezugsspannung V₄ in einem Differenzverstärker A₂ verglichen. Eine alternative Art und Weise die Spannungen K₁ und K₂, die in der Auswerteanordnung nach F i g. 1 auftreten zu verarbeiten, ist in F i g. 5 dargestellt.

Der Punkt, an dem die Spannung K₁ (K₂) auftritt, ist über einen Widerstand A₁₃ (R ^) an den invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers A₃ angeschlossen. Dem nicht invertierenden Eingang wird die Bezugsspannung K₄ 2Ugeführt, die über die Widerstände A₁₅ und R_u von der Speisebatterie V_B abgeleitet wird. Der Differenzverstärker A₃ ist mittels des Widerstandes A₁₄ von dem Ausgang zu dem invertierenden Eingang zurückgekoppelt. Auf analoge Weise wie obenstehend können die Widerstände des Kreises nach Fig. 5 derart bemessen werden, daß an dem Ausgang des Differenzverstärkers A₃ ein Signal F (IJ entsteht, das von dem Schleifenstrom I_d unabhängig ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung für eine automatische Fernsprechzentrale zum Auswerten von Strömen in einem System zweier Leiter mit Erde als gemeinsamen Rückführungsleiter mit einem Anschlußklemmenpaar für diese Leiter, die über je einen Widerstand mit unterschiedlichen Polen einer Speisebatterie verbunden sind und mit einem ersten Paar von Widerständen, die zwischen dem einen Pol der Speisebatterie und der anderen Anschlußklemme in Reihe liegen und mit einem zweiten Paar von Widerständen, die zwischen dem anderen Pol der Speisebatterie und der einen Anschlußklemme in Reihe liegen, wobei der Verbindungspunkt der Widerstände des erster, Paares und der Verbindungspunkt der Widerstände des zweiten Paares zwei Anschlußpunkte bilden zum Anschließen einer Auswerteanordnung zum Auswerten des Schleifenstromes (Differenzanteil der Ströme in den zwei Leitern), dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswerten eines Längsstromes in den zwei Leitern Mittel vorhanden sind zum Bilden der Summe der Spannungen der Verbindungspunkte des ersten Paares und des zweiten Paares von Widerständen und Mittel vorhanden sind zum Vergleichen der genannten Summe der Spannungen mit Bezugspotential, wobei die Anzeige eines Längsstromes in den zwei Leitern von den letztgenannten Mitteln abgeleitet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bilden der Summe der Spannungen der Verbindungspunkte des ersten Paares und zweiten Paares von Widerständen durch ein drittes Paar von Widerständen gebildet werden, die zwischen den genannten Verbindungspunkten in Reihe liegen, wobei die Summe der Spannungen dem Verbindungspunkt der Widerstände des dritten Paares entnommen wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt mit Bezugspotential durch den Verbindungspunkt zweier zwischen den beiden Polen der Batterie in Reihe liegender Widerstände gebildet wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannung über einen Widerstand an den Punkt mit Bezugspotential und über einen Widerstand an den Verbindungspunkt des dritten Paares von Widerständen angeschlossen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannung über einen Widerstand an den Punkt mit Bezugspotential und über einen Widerstand an den Verbindungspunkt des ersten Paares von Widerständen und über einen Widerstand an den Verbindungspunkt des zweiten Paares von Widerständen angeschlossen ist.