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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Schaltung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Art.
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Bei der Versorgung von Fernsprecheinrichtungen und insbesondere Nebenstellenanlagen
wird angestrebt, die dazu notwendige Energie der Hauptanschlußleitung zu entnehmen,
wobei diese Belastung jedoch einen vorgegebenen Wert nicht überschreiten darf. Zwar
ist der nutzbare Strom in der Regel ausreichend, um die zur Ausführung der logischen
Verknüpfungen notwendigen Schaltungen zu betreiben - es sind jedoch in den angeschlossenen
Sprechstellen Bauelemente vorhanden, welche mindestens zeitweise einen größeren
Strom benötigen, so daß deren Versorgung aus der Amtsleitung bisher nicht möglich
war.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der obengenannten
Art anzugeben, welche es ermöglicht, der zentralen Versorgung die zum Betrieb einer
Fernsprecheinrichtung notwendige Energie zu entnehmen, wobei die Anschluß- und Betriebsbedingungen
den an den Anschluß von Fernmeldegeräten zu stellenden Anforderungen entsprechen
sollen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Hauptanschlußleitung
genau dann eine maximale Leistung entnom-
men werden kann, wenn
dafür gesorgt wird, daß der für die Leitung wirksame Gleichstromwiderstand eines
Fernsprechapparates durch die Stromversorgungsschaltung nachgebildet wird, wobei
die Schaltung zur Stromversorgung anstelle des oder der im übrigen den Gleichstromwiderstand
- von der Hauptanschlußleitung her gesehen - bestimmenden Widerstände eingeschaltet
(wird bzw. werden). Bei anderen Anwendungen kann die Einschaltung gegebenenfalls
aber auch gleichzeitig erfolgen.
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Bei bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung wird der zu versorgende
Verbraucher in seiner Leistung derart bebeeinflußt, daß sein Leistungsbedarf im
zeitlichen Mittel mit der Verlustleistung eines entsprechenden ohmschen Widerstands
übereinstimmt. Einzelheiten dazu ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Insbesondere in Verbindung mit Vermittlungsstellen von Fernsprechanlagen
ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, den Belegtzustand der Anlage in bezug
auf die Amtsleitung auch dann für einen Zeitraum aufrechtzuerhalten, wenn die angeschlossenen
Teilnehmerapparate aufgelegt sind. Auf diese Weise lassen sich Vermittlungsvorgänge
ausführen, interne Rufe erzeugen etc. Nach Abschluß eines Gesprächs und Auflegen
der Teilnehmer kann die Anlage noch kurzfristig die Amtsleitung belegt halten, um
den notwendigen Strom zu erhalten, der notwendig ist, um einen Ausgangszustand zu
erreichen.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung einschließlich
einer Reihe von bevorzugten Weiterbildungen
wird nachfolgend anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild
der erfindungsgemäßen Schaltung Verbindung mit einer Fernsprechnebenstellenanlage
und Figur 2 ein entsprechendes Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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An eine Amtsleitung 1 ist eine als Block schematisch dargestellte
Nebenstellenanlage 2 angeschlossen, mit der die Apparate 3 bis 5 verbunden sind.
Die Schaltung zur Stromversorgung der Nebenstellenanlage 2 bzw. von einzelnen Baugruppen
derselben bzw. von Baugruppen der angeschlossenen Apparate, ist im Hauptteil der
Zeichnung separat herausgestellt. Verbunden mit der Leitung 1 ist zunächst ein Brückengleichrichter
6, dessen Ausgang an eine aus den Widerständen R1 und R2 bestehende Spannungsteilerschaltung
angeschlossen ist. Mit dem Ausgang der Brückengleichrichterschaltung 6 ist eine
Last verbunden, welche durch den Block R repräsentiert ist. Diese Last bildet die
Zusammenfassung von weiteren Lastschaltungen, welche mit der dargestellten Stromversorgungsschaltung
verbunden sein können. Die Anschaltung erfolgt an die Ausgänge V1 und V2.
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Angeschlossen an diese Ausgänge sind zweckmäßigerweise auch die Versorgungsangschlüsse
der in der schematischen Dargestellung wiedergegebenen aktiven Bauelemente. Der
an den Anschlüssen V1 und V2 entnommene Strom fließt über den Widerstand R3 nach
Masse, wobei die an diesem Widerstand abfallende Spannung ein Maß für den Strombedarf
der Schaltung bildet.
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Bei bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung wird der zu versorgende
Verbraucher in seiner Leistung derart beeinflußt, daß sein Leistungsbedarf im zeitlichen
Mittel mit der Verlustleistung eines entsprechenden ohmschen Widerstands übereinstimmt.
Einzelheiten dazu ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Insbesondere in Verbindung mit Vermittlungsstellen von Fernsprechanlagen
ergibt sich die vorteilhafte nlöglicikeit, den Belegtzustand der Anlage in bezug
auf die Amtsleitung auch dann für einen Zeitraum aufrechtzuerhalten, wenn die angeschlossenen
Teilnehmerapparate aufgelegt sind. Auf diese Weise lassen sich Vermittlungsvorgänge
ausführen, interne Rufe erzeugen etc. Nach Abschluß eines Gesprächs und Auflegen
der Teilnehmer kann die Anlage noch kurzfristig die Amtsleitung belegt halten, um
den notwendigen Strom zu erhalten, der notwendig ist, um einen Ausgangszustand zu
erreichen. Die erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung kann dabei entweder
die einzige Versorgungsschaltung für die Steuerung des Vermittlungsteils bilden
oder neben (einer) weiteren mindestens zeitweise in Funktion sein.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung einschließlich
einer Reihe von bevorzugten Weiterbildungen w'ird nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Schaltung Verbindung mit einer Fernsprechnebenstellenanlage und
Figur
2 ein entsprechendes Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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In Figur 1 ist an eine Amtsleitung 1 eine als Block schematisch dargestellte
Nebenstellenanlage 2 angeschlossen, mit der die Apparate 3 bis 5 verbunden sind.
Die Schaltung zur Stromversorgung der Nebenstellenanlage 2 bzw. von einzelnen Baugruppen
derselben bzw. von Baugruppen der angeschlossenen Apparate, ist im Hauptteil der
Zeichnung separat herausgestellt.
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Verbunden mit der Leitung 1 ist zunächst ein Brückengleichrichter
6, dessen Ausgang an eine aus den Widerständen R1 und R2 bestehende Spannungsteilerschaltung
angeschlossen ist. Mit dem Ausgang der, Brückengleichrich derBrückengleichrichterschaltung
6 ist eine Last verbunden, welche durch den Block R repräsentiert ist. Diese Last
bildet die Zusammenfassung von weiteren Lastschaltungen, welche mit der dargestellten
Stromversorgungsschaltung verbunden sein können. Die Anschaltung erfolgt an die
Ausgänge V1 und V2.
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Angeschlossen an diese Ausgänge sind zweckmäßigerweise auch die Versorgungsangschlüsse
der in der schematischen Dargestellung wiedergegebenen aktiven Bauelemente. Der
an den Anschlüssen V1 und V2 entnommene Strom fließt über den Widerstand R3 nach
Masse, wobei die an diesem Widerstand abfallende Spannung ein Maß für den Strombedarf
der Schaltung bildet.
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Vom Ausgangssignal des Differenzverstärkers 7 wird eine Schaltung
beeinflußt, deren Stromaufnahme steuerbar ist.
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Im einfachen Fall handelt es sich dabei um eine Schaltung,
deren
Versorgungsspannung derart geregelt wird, daß ihre Stromaufnahme den gewünschten
Wert aufweist. Im Ausführungsbeispiel ist ein spannungsabhängiger Oszillator 8 vorgesehen,
welcher bei einem nachfolgenden Spannungswandler 9 die Schwingfrequenz beeinflußt,
so daß und damit die Stromaufnahme des Spannungswandlers von der Eingangsspannung
des spannungsabhängigen Oszillators (VCO) abhängig ist. Der Spannungswandler lädt
einen Kondensator C1 auf, dessen Ladespannung die Versorgungsspannung fïr einen
nachfolgenden Wechselspannungsgenerator 10 bildet, der seinerseits die Rufwechselspannung
erzeugt. Eine gleichspannungsmäßige Entkopplung wird durch Kondensatoren C2 und
C3 erreicht, was entsprechend aber auch mit anderen Schaltmitteln bewirkt werden
kann. Die Rufstromwechselspannung wird der Nebenstellenanlage zugeführt, welche
die weiteren Schalttelemente enthält, um die beispielsweise bei einem internen Ruf
oder bei Amtsumlegung notwendigen Schaltvorgänge auszulösen.
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Um die verringerte Belastung mit ansteigender Spannung am Kondensator
C1 auszugleichen, ist ein zusätzlicher Schaltungsteil vorgesehen, welcher bewirkt,
daß die durch die Stromversorgungsschaltung für die Hauptanschlußleitung wirksame
Belastung auch dann derjenigen einer entsprechenden ohmschen Belastung entspricht,
wenn die anderen Schaltungsteile weniger belastet ist. Dazu ist ein weiterer als
Operationsverstärker ausgebildeter Differenzverstärker 11 vorgesehen, welcher einen
Feldeffekttransistor 12 ansteuert, an dessen Bezugselektrode ein Widerstand R4 angeschlossen
ist, der in seiner Bemessung dem Widerstand R3 entspricht. Reicht der durch den
Widerstand R3 fließende
Strom nicht aus, um den Spannungswert am
Widerstand R1 zu erreichen, so bewirkt die entstehende Spannungsdifferenz ein Ansteuern
des Feldeffekttranssistors 12, welcher die plötzliche Leistung aufnimmt. Bei dieser
Schaltung ist dafür Sorge zu tragen, daß der Differenzverstärker 11 unempfindlicher
ist als der entspechende Verstärker 7, so daß ein Ansprechen erst erfolgt, wenn
die Differenzspannung einen Wert überschreitet, welcher den Differenzverstärker
7 ansprechen läßt.
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Um eine Anpassung an unterschiedliche Versorgungsverhältnisse der
Nebenstellenanlage - beispielsweise in Abhängigkeit von der Länge der Hauptanschlußleitung
- auszugleichen, sind zusätzliche Mittel vorgesehen, welche die an dem Stromverbraucher
auftretende Belastung in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Leistung verändern.
Bei einem Rufsignalgenerator verändern diese Mittel die Dauer bzw. Wiederholfrequenz
der Rufsignale.
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Die Rufsignalerzeugung erfolgt durch zwei aufeinanderfolgende Monoflops
13 und 14, wobei das Monoflop 13 mittels eines UND-Gatters 15 über einen Eingang
16 aktiviert wird.
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Das Monoflop 13 bestimmt die Impulsdauer, wobei durch die Signalrückflanke
mittels eines Inverters 17 der Aktivierungsimpuls für das nachfolgende Monoflop
14 erzeugt wird, dessen Aktivierungszeit die Mindestdauer der Pause zwischen aufeinanderfolgenden
Impulsen bestimmt.
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Des weiteren wird die Impulsabgabe bestimmt durch die Aufladung des
Kondensators C1, wobei mittels eines Differenzverstärkers 18 und einer über einen
Widerstand R5
mit dem Anschluß V2 verbundenen Zenerdiode 19 eine
Bezugsspannung erzeugt wird. Vom Ausgang des Verstärkers 18 wird über dessen entsprechenden
Eingang das UND-Gatter 15 freigegeben, sobald die zur Impulsabgabe erforderliche
Spannung erreicht ist. Die kürzeste Impulsfolgezeit wird jedoch durch das Monoflop
14 festgelegt. Wird nach einer durch ein weiteres Monoflop 20 bestimmten Impulsfolgezeit
die erforderliche Kondensatorladung nicht erreicht, so wird über den invertierenden
Eingang eines UND-Gatters 21 ein Flip-Flop 22 gesetzt, welches das Monoflop 13 durch
Umschaltung einer entsprechenden internen Zeitkonstanten in der Weise beeinflußt,
daß die Dauer der abgegebenen Impulse verkürzt wird. Damit wird erreicht, daß der
Kondensator C1 weniger belastet und damit die Rufsignalausgabe wieder mit einem
Abstand innerhalb der geforderten Höchstzeiträume erfolgt. Ist zum Zeitpunkt des
Erscheinens der Rückflanke des von dem Monoflop 20 abgegebenen Impulses die durch
die Zenerdiode 19 bestimmte Schwellspannung überschritten, so wird das Flip-Flop
22 über ein weiteres UND-Gatter 23 zurückgesetzt.
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Ein weiteres Monoflop 24, welches ebenfalls vom Ausgang des Inverters
17 gesteuert wird, legt denjenigen Zeitraum fest, nachdem spätestens ein Rufsignal
ausgehen muß, in dem es auf jeden Ausgangsimpuls des Monoflops 13 hin, für eine
bestimmte Zeitdauer ein Ausgangssignal abgibt, nach dessen Ablauf das UND-Gatter
15 gesperrt ist. Bei der erstmaligen Impulsgabe beim Aktivieren des Rufsignalgenerators
für eine Folge von Rufsignalen wird das Ausgangssignal des Monoflops 24 durch einen
von einem Impulsformer 25 hergeleiteten Signalimpuls ersetzt, der zum invertie-
renden
Eingang eines UND-Gatters 26 gelangt, welches in die Ausgangsleitung des Monoflops
23 geschaltet ist.
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Durch die zuletzt dargestellten Schaltungsteile wird erreicht, daß
eine Rufsignalabgabe unter unterschiedlicher Leistungsaufnahme erfolgen, wobei jeweils
- für den Benutzer kaum merklich - das Verhältnis von Signal- und Pausenzeiten variiert
wird. Die Rufausgabe erfolgt bei größerer zur Verfügung stehender Spannung lediglich
intensiver.
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Reicht die Spannung weyen eines Leitungsfehlers insgesamt nicht aus,
ist ein Internruf nicht möglich. Der Teilnehmer erkennt diesen Zustand an einer
fehlenden Signalisierung in seinem Hörer.
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In Figur 2 ist ein Blockschaltbild einer Vermittlung seinrichtung
dargestellt, welche in einen Fernsprechapparat (Sprechstelle SpStl) integriert ist
und die Vermittlung zu zwei weiteren angeschlossenen Sprechstellen SpSt2 und SpSt3
ermöglicht. Die Sprechstelle, in die die vorgenannte Schaltung einbezogen ist, weist
eine übliche Sprechschaltung 101 und eine Schaltung zur Amtsruferkennung 102 auf,
welche als Schaltungsblöcke wiedergegeben sind und über einen Gabelumschaltkontakt
über weitere Umschaltkontakte hl, r und Y mit der Amtsleitung HAsl in Verbindung
stehen, an die auch die beiden anderen Sprechstellen angeschlossen sind, so daß
bei einem eingehenden Ruf das entsprechende Signal an alle drei Apparate gelangt
und von dort aus beantwortet werden kann.
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Die Erkennung der Amtsschleife erfolgt mittels einer in die Leitungsader
La eingefügten Baugruppe 103, welches bei entsprechendem Stromfluß ein Signal S
an eine CpU 104 abgibt, welche auf die erwähnten Eingangssignale hin mittels Programmsteuerung
die dargestellten Relais H1 bis H3, W und R sowie Y ansteuert.
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Der Ablauf eines Vermittlungsvorgangs erfolgt beispielsweise, wie
in der Deutschen Patentanmeldung P 32 44 694.2 derselben Anmelderin dargestellt
ist. Die reguläre Stromversorgung der CPU wird mittels einer Speiseschaltung 105
vorgenommen, wie sie in einer entsprechenden gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung
derselben Anmelderin beschrieben ist. Auch die Einzelheiten eines Wähltonempfängers
106 und dessen Funktion im Hinblick auf die Diskriminierung von kommenden und gehenden
Gesprächen und
die Auswertung von über die angeschlossenen Sprechstellen
abgegebene Wählzeichen für die interne Funktionssteuerung ist einer separaten Anmeldung
kürzlich eingereichten Anmeldung derselben Anmelderin beschrieben.
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Nach Abnehmen eines der an die Vermittlungsstelle angeschlossenen
Sprechstellen SpSt wird mittels einer Schaltung zur Schleifenerkennung 107 bis 109
nach Betätigung der Umschaltkontakte H1, H2 bzw. H3 ermittelt, welcher der Apparate
abgenommen wurde, so daß der Ablauf der Vermittlungssteuerung und die Erkennung
und Auswertung der von den Sprechstellen SpSt abgegebenen Wählzeichen korrekt erfolgen
kann.
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Während im Normalfall die Versorgung der CPU 104 über die Speiseschaltung
105 erfolgt, wird im Falle der internen Vermittlung durch Betätigung der Umschaltkontakte
y auf eine Amtshalteschleife mit Speiseschaltung 110 umgeschaltet, welche die Versorgung
eines nachgeschalteten Wandlers 111 für die Rufwechselspannung übernimmt. Die Einzelheiten
dieses Wandlers 111 und des weiteren Schalters 112 sowie eines zusätzlichen Wandlers
113 zur Spannungsüberwachung der Rufwechselspannug sind vorstehend anhand von Figur
1 beschrieben.
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Bei der Steuerung des Wandlers für die Rufwechselspannung 111 kommt
es darauf an, daß bei eingeleitetem Umlegungsvorgang Rufsignale an diejenige Sprechstelle
SpSt, an welche das Amtsgespräch auf der Leitung HAsl umgelegt werden soll, möglichst
bald abgegeben werden. Sobald also der Wandler für die Spannungsüberwachung 113
am Ausgang des
Wandlers für die Rufwechselspannung das Anliegen
eines ausreichenden Spannungspotentials an einem entsprechenden Speicherelement
feststellt, gelangt das Signal UW an die CPU, welche die Ausgabe des entsprechenden
Rufsignals über den Schalter 112 veranlaßt, so daß der erste Ruf nach Herstellung
der Verbindung mit möglichst geringer Verzögerung abgegeben werden kann.
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Während der Aktivierung des Relais Y erfolgt die Stromversorgung der
CPU 104 ebenfalls aus der Speiseschaltung 110.
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Auf diese Weise besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die CPU auch
dann noch mit Strom zu versorgen, wenn durch keine der Sprechstellen SpSt ein Schleifenstrom
fließt.
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Somit ist es möglich, bei einer amtsleitungsgespeisten Schaltung durch
eine kurze Betätigung des Y Relais nach Auflegen der letzten Sprechstelle SpSt die
Speisung der CPU solange sicherzustellen, bis die Relais H1, H2, H3 und W, welche
bistabil ausgeführt sind, ihre definierte Endlage erreicht haben. Die damit verbundene
zusätzliche Schleifenbelegung macht sich praktisch kaum bemerkbar, trägt aber erheblich
zur Erhöhung der Betriebssicherheit einer derartigen Schaltung bei.
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Auch bei einer Ausführungsform einer leitungsgespeisten Vermittlungseinrichtung,
bei der mittels der erfindungsgemäßen Schaltung allein unter jeweiliger Ausnutzung
einer Stromentnahme aus der Leitung, welche bis zum maximalen angesichts des sich
einstellenden Schleifenstroms unter Zugrundelegung des vorgegebenen Schleifenwiderstandes
möglichen Strom erreicht werden kann, aus nur einer einzigen Stromversorgungsschaltung,
ist es möglich, die
Schaltung derart anzusteuern, daß sie in der
geschilderten Weise über die Zeitdauer des Schleifenschlusses der einzelnen Sprechstellen
SpSt hinaus eine verlängerte Stromentnahme aus der Leitung durch ein zusätzliches
weiteres Aufrechterhalten des Schleifenschlusses der Amtsleitung bewirkt.
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Da zum Einstellen eines definierten Schaltzustands der angeschlossenen
Relais nach Auflegen aller Teilnehmer der gesamte aus der Schleife entnehmbare Strom
zur Versorgung der CPU zur Verfügung steht, können die Relais in wenigen Millisekunden
ihre Endlage erreichen, so daß mit dieser Betriebsweise keine merkliche Erhöhung
der Belegtzeit der Amtsleitung verbunden ist.
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