-
BESCHREIBUNG
-
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erkennung des-
Schaltzustands eines elektrischen Schalters, insbesondere der Erdtaste eines Fernsprechapparats,
der in einer Zweigleitung liegt, die von einen-beliebigen Abzweipunkt zwischen Anschlüssen
(a, b) einer Speiseschleife galvanisch abzweigt, wobei an den Anschlüssen der Speiseschleife
eine Speisespannung unbekannter Größe und Polung anliegt.
-
In elektrischen Schaltungen kann ein Problem darin bestehen, den Schaltzustand
"offen" oder "geschlossen" eines elektrischen Schalters auch dann mit einfachen
Mitteln genau festzustellen,wenn der Schalter einseitig auf einem unbekannten, im
Einzelfall jeweils verschiedenen Potential einer Speiseschleife liegt, welche an
ihren Anschlüssen eine Speisespannung nicht genau bekannter Größe sowie unbekannter
Polung anliegt. Dieses Problem ist insbesondere bei Fernsprechapparaten von Nebenstellenanlagen
aktuell, bei denen eine Erdtaste vorgesehen ist, welche zum Einleiten bestimmter
Betriebszustände gedrückt werden soll, wobei ein zugeordneter elektrischer Schalter
im Fernsprechapparat geschlossen oder gegebenenfalls geöffnet wird.
-
So wird z.B. in der Regel ein an einem Fernsprechapparat der Nebenstellenanlage
ankommendes Amtsgespräch auf eine andere Nebenstelle dadurch umgelegt, daß zuerst
die Erdtaste gedrückt, und anschließend
die betreffende Rufnummer
der Sprechstelle gewählt wird, auf die das Gespräch umgelegt werden soll. Ebenfalls
wird ein nicht erfolgreicher Umlegevorgang eines Amtsgesprächs durch erneute Betätigung
der Erdtaste beendet, der Fernsprechapparat ist dann wieder mit den Amtsadern verbunden.
Je nach Aufbau des Fernsprechapparats wird bei Betätigung der Erdtaste die Tastenader
- auch Zweigleitung genannt - mit der Ader a oder Ader b der Amtsleitung a, b verbunden,
bzw. es werden die Ader a und b miteinander kurzgeschlossen. In allen Fällen muß
die Betätigung der Erdtaste sicher erkannt und der "Zentrale" oder "Vermittlungsstelle"
signalisiert werden.
-
Bei Fernsprechapparaten, bei denen der Schaltzustand der Erdtaste
erkannt und an die Vermittlungsstelle signalisiert werden soll, und mit "Amtsspeisung",
d.h.
-
mit einer Gleichstromeinspeisung vom nächsten Amt her betrieben werden,
fordern die einschlägigen Postvorschriften, daß die Erkennung des Schaltzustandes
ohne Anbindung der Erkennungsschaltung an irgendein absolutes Potential erfolgt,
die Erkennung soll "potentialfrei" erfolgen. Dabei muß berücksichtigt werden, daß
in der Praxis verschiedene Erdtasten vorkommen, und daß die Polung und Größe der
Speisespannung an den Anschlüssen der Speiseschleife, die aus Teilnehmerleitung
und Apparateschaltung besteht, unbekannt ist. Das Potential, an dem die Erdtaste
daher einseitig von der Speiseschleife - im Fernsprechapparat -abzweigt,
ist
daher nicht bekannt. Eine Messung des über die Erdtaste abgegriffenen Potentials
ist daher zur Erkennung des Schaltzustands der Erdtaste nicht geeignet, da kein
bestimmter Schwellwert festgelegt werden kann, oberhalb dessen die Erdtaste geöffnet,
und unterhalb dessen die Erdtaste geschlossen ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, daß in einfacher und zuverlässiger Weise der
Schaltzustand des elektrischen Schalters bei unbekannten, beliebigen Potentialverhältnissen
innerhalb der Speiseschleife und am Abzweigpunkt der Zweigleitung erkannt werden
kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Serie mit
dem Schalter eine Strom-Meßeinrichtung und eine Gleichspannungsquelle in der Zweigleitung
liegt, deren anderes Ende an einen Spannungsteiler angeschlossen ist, welcher der
Speiseschleife parallel geschaltet ist.
-
Erfindungsgemäß werden also in Serie zum elektrischen Schalter, dessen
Schaltzustand erkannt werden soll, ein Strom-Meßinstrument und eine Gleichspannungsquelle
hinzugefügt, und die Zweigleitung wird mit ihrem anderen Ende an einen Spannungsteiler
gelegt, der zwischen den Anschlußadern a und b der Speiseschleife eingefügt ist.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ergänzt auf diese Weise den aus Speiseschleife
und Schalter bestehenden Dreipol zu einer Art Brückenschaltung, die in ihrem Querzweig,
der sogenannten Zweigleitung, neben dem Schalter und der Strom-Meßeinrichtung
zusätzlich
noch eine Gleichspannungsquelle enthält.
-
Auf diese Weise fließt in geschlossenem Zustand des Schalters stets
ein Strom durch die Zweigleitung, der von der Strom-Meßeinrichtung gemessen wird,
während in geöffnetem Zustand des Schalters selbstverständlich kein Stromfluß in
der Zweigleitung erfolgt. Durch die Einfügung der Gleichspannungsquelle in die Zweigleitung
fließt selbst dann ein Strom in der Zweigleitung, wenn ansonsten, d.h. ohne diese
Gleichspannungsquelle, an beiden Enden der Zweigleitung zufälligerweise dasselbe
Potential anliegen würde. Dadurch, daß die zur Speiseschleife und dem Schalter hinzugefügten
Schaltungsteile die gesamte Schaltungsanordnung zu einer symmetrischen Anordnung
erganzen, wird der Stromfluß in der Zweigleitung beim Schließen des Schalters unabhängig
von der Polung sowie der Größe der Speisespannung erzeugt. Die Schaltungsanordnung
arbeitet auch ohne Anbindung an ein vorgegebenes absolutes Potential (z.B. Masse)
und erfüllt somit die postalischen Vorschriften.
-
Bevorzugt enthält der Spannungsteiler zwei gegensinnig geschaltete,
in Serie liegende Dioden, um den Spannungsteiler ausreichend hoch-ohmig zu machen,
der die Speiseschleife nur wenig belastet. Die Gleichspannungsquelle ist dann so
in die Zweigleitung einzufügen, daß die Anode der Gleichspannungsquelle an den Anoden
der Dioden, und die Kathode der Gleichspannungsquelle an den Kathoden der Dioden
liegt. Die Zweigleitung ist dadurch zwischen den beiden Dioden an den Spannungsteiler
angeselossen.
-
Die Anoden der Dioden können mit den Anschlußadern a, b der Speiseschleife
verbunden sein, es sind dann die Kathoden der Dioden miteinander am Abzweigpunkt
der Zweigleitung verbunden. Alternativ können aber auch die Kathoden der Dioden
mit den Anschlußadern a, b der Speiseschleife verbunden werden, und es sind dann
die beiden Anoden der'Dioden am Abzweigpunkt der Zweigleitung miteinander verbunden.
-
Um den Einsatz einer gesonderten Batterie zu vermeiden, läßt sich
die Gleichspannungsquelle z.B. durch einen Spannungswandler verwirklichen, der in
einen vorhandenen Wechselstromkreis eingefügt sein kann und über eine Diode und
einen in die Zweigleitung eingefügten Kondensator eine Gleichspannung erzeugen kann.
Als Strommeßeinrichtung läßt sich eine beliebige, auf Stromfluß ansprechende Einrichtung,
z.B. ein Optokoppler, einsetzen.
-
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einer Fernsprech-Nebenstellenanlage
eingesetzt, bei der die einzelnen Sprechstellen, nämlich die Fernsprechapparate,
je eine Erdtaste besitzen, die einseitig an einer bestimmten Stelle der Speise-
oder Sprechschleife angekoppelt ist, wobei die Speiseschleife aus den Sprechadern
a, b der Teilnehmerleitung sowie der daran angeschlossene Apparateschaltung besteht.
Der elektrische Schalter ist durch die im Fernsprechapparat eingesetzte Erdtaste
verwirklicht. Der aus dem Fernsprechapparat herausgeführte Anschluß der Erdtaste
wird über die Tastenader der Teilnehmerleitung bis zur "Zentrale" oder "Vermittlungsstelle"
geführt. In der Vermittlungsstelle werden in die Tastenader oder
Zweigleitung
die Strommeßeinrichtung sowie die Gleichspannungsquelle eingefügt. Der Spannungsteiler
zwischen den Anschlußadern a, b der Speise- bzw. Sprechschleife befindet sich ebenfalls
in der Vermittlungsstelle. Die Strom-Meßeinrichtung besteht bevorzugt aus einem
Optokoppler, der die Betätigung der Erdtaste unmittelbar an der Vermittlungsstel
le anzeigt.
-
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand
der Zeichnung näher erläutert.
-
Die Figur zeigt die Schaltungsanordnung zur Erkennung des Schaltzustands
der Erdtaste eines Fernsprechapparats, der z.B. in einer Fernsprech-Nebenstellenanlage
eingesetzt ist. Der Fernsprechapparat besitzt eine Apparateschaltung 12, die als
Dreipol dargestellt ist und einen Anschluß a' enthält, der über einen Widerstand
Ra und einen Widerstand Rb mit dem Anschluß b' verbunden ist. An der Verbindungsstelle
der beiden Widerstände Ra und Rb befindet sich ein Abzweigpunkt, an den ein Anschluß
e' abzweigt, der die Erdtaste 2 enthält, die durch Druck auf eine am Gehäuse befestigte
Taste z.B. aus der geöffneten in die geschlossene Stellung übergeht. Die Anschlußpunkte
a', b' und e' der Apparateschaltung sind über eine Verbindungsleitung 14 mit entsprechenden
Ausgängen va', vb', ve' der Vermittlungseinrichtung verbunden. Die Vermittlungseinrichtung
16 besitzt eingangsseitig zwei Anschlüsse a, b, die galvanisch mit den Ausgängen
va' und vb' verbunden sind. An den Anschlüssen a; b der Schaltungsanordnung liegt
eine Speisespannung U an, deren Polung beliebig sein kann, und deren Größe ebenfalls
nicht genau festliegt. Der vom Anschluß a über die Anschlüsse va', a', die Widerstände
Ra, Rb und die Anschlüsse b', vb' und b verlaufende Strompfad stellt
die
Speiseschleife oder Sprechschleife 10 dar. Die Widerstände Ra, Rb sollen in dieser
Darstellung neben den entsprechenden Widerständen der Apparateschaltung auch die
Widerstände der Sprechadern der Verbindungsleitung, und gegebenenfalls auch in den
Sprechadern in der Vermittlungseinrichtung eingefügte Widerstände beinhalten. Der
Anschlußpunkt e' des Apparats wird ebenfalls über eine Ader der Leitung 14 mit einem
entsprechenden Ausgangsanschluß ve' der Vermittlungseinrichtung verbunden. Der durch
diese Ader gebildete Widerstand Re ist berücksichtigt.
-
Die vom Abzweigpunkt Az zwischen.den Widerständen Ra, Rb abzweigende
Ader, welche die Erdtaste 2 und den Widerstand Re enthält, ist als Zweigleitung
4 bezeichnet. In Serie zur Erdtaste 2 und dem Widerstand Re liegt in der Zweigleitung
4 eine Strom-Meßeinrichtung 6 und eine Gleichspannungsquelle 8. Die Anode der Gleichspannungsquelle
8 ist mit der Strom-Meßeinrichtung 6 verbunden, die Kathode der Gleichspannungsquelle
8 liegt an einem Spannungsteiler 9, der aus zwei gegensinnig in Serie liegenden
Dioden D1 und D2 besteht und parallel zur Speiseschleife 10 die Anschlüsse a und
b verbindet. Die Anoden der Dioden D1, D2 sind mit den Anschlüssen a,'b verbunden.
Die Kathoden der Dioden D1, D2 sind miteinander und mit der Kathode der Gleichspannungsquelle
8 verknüpft.
-
Beim Schließen der Erdtaste 2 erzeugt die Speisespannung einen ersten
Strom il durch die Zweigleitung, der je nach Polung der Speisespannung entweder
über die Diode D1 und den Widerstand Rb, oder über die Diode D2 und den Widerstand
Ra fließt. Zusätzlich zu
diesem Strom il erzeugt die Gleichspannungsquelle
8 einen zweiten Strom i2 in der Zweigleitung. Der Gesamtstrom il + i2 wird von der
Strommeßeinrichtung 6 festgestellt, und bei Vorliegen eines Stromflusses wird somit
über die Meßeinrichtung 6 signalisiert, daß die Erdtaste 2 geschlossen ist.
-
Wesentlich ist es, daß die Gleichspannungsquelle 8 und die Dioden
D1 und D2 derart in die Schaltungsanordnung eingefügt sind, daß der erste Strom
in der Zweigleitung 4, der durch die Speisespannung an den Anschlüssen a, b erzeugt
wird, und der zweite Strom in der Zweigleitung 4, welcher durch die Gleichspannungsquelle
8 erzeugt wird, in derselben Richtung fließen. Dadurch wird verhindert, daß bei
irgendeiner bestimmten, zufällig vorhandenen Dimensionierung der Schaltungselemente
der Strom i1 den Strom i2 kompensiert und dadurch auch bei geschlossener Erdtaste
2 keinen resultierenden Gesamtstrom in der Zweigleitung fließt.
-
Dadurch, daß sich die Teilströme il und i2 gleichsinnig überlagern,
wird bei beliebigen Potentialverhältnissen in der Schaltungsanordnung, d.h. bei
beliebiger Speisespannung und bei beliebigen Widerständen in der Schaltung stets
der geschlossene Zustand der Erdtaste durch einen Stromfluß angezeigt, während der
offene Zustand der Erdtaste durch keinen Stromfluß signalisiert wird.
-
Leerseite