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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Art.
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Es ist aus der DE-PS 21 03 851 und dem dort zitierten Stand der Technik
bekannt, als Betriebsspannungsquelle für an Leitungen in Fernsprechanlagen angeschlossene
Einrichtungen, wie sie z.B. über Transistorverstärker angesteuerte Gebührenzähler,
transistorisierte Mikrofon- oder Rufverstärker darstellen, eine Stromversorgungsschaltung
zu verwenden, die an einen zusätzlich in eine Ader der Leitung eingeschalteten Widerstand
angeschlossen ist. Die Einleitung bereitet in der Praxis einige Schwierigkeiten,
da auch bei großen Anschlußleitungslängen wie für den Betrieb notwendige Mindestspannung
zur Verfügung stehen muß.
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Andererseits wird ein möglichst geringer Spannungsabfall am Serienwiderstand
angestrebt, um eine große Reichweite zu erhalten.
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Bei einer bekannten Anordnung wird zu diesem Zweck der Energiespeicher,
der die an die Teilnehmerleitung angeschlossene Einrichtung speist, nicht unmittelbar
an den in der Leitung liegenden Serienwiderstand angeschlossen, sondern er wird
mit Hilfe der von einem seinerseits über die Leitung gespeisten Transistoroszillator
gelieferten Spannung geladen. Die Speisung des Transistoroszillators wiederum kann
beispielsweise über eine in der Teilnehmerleitung liegende und in Durchlaßrichtung
beanspruchte Diode erfolgen.
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Bei einer solchen Anordnung wird also der im Hinblick auf eine große
Reichweite geforderte geringstmögliche Spannungsabfall erzielt. Der verwendete Transitoroszillator
liefert jedoch nur dann die für die einwandfreie Funktion der angeschlossenen Einrichtung
erforderliche Oszillatorspannung, wenn die mit Bezug auf die beiden Adern der Leitung
für den normalen Betriebszustand vorgegebene Polung der Versorgungsspannung vorliegt.
Das hat zur Folge, daß bei Vertauschung der Polarität der Versorgungsspannung, wie
dies beispielsweise nach Reparaturarbeiten an Teilnehmerleitungen auftreten kann,
die an diese Leitung angeschlossene Einrichtung nicht funktionsfähig ist. Stellt
diese Einrichtung z.B. einen Gebührenzähler dar, so können die dann einlaufenden
Gebührenimpulse nicht registriert werden. Bei der Speisung eines Vermtittlungsteils
aus der Amts leitung fällt dementsprechend der Vermittlung steil aus.
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In der DE-PS 21 03 851 ist eine Schaltung beschrieben und beansprucht,
welche für Einrichtungen, die an Teilnehmerleitungen angeschlossen sind und deren
Speisespannung ein seinerseits über die Leitung gespeister Transistoroszillator
liefert, einen von der Polung der Versorgungsspannung unabhängigen Betrieb ermöglicht,
ohne daß dabei der Gleichspannungsabfall erhöht wird. Dies wird dadurch erreicht,
daß der Oszillator zwei Transistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufweist
und zumindest ein Teil derjenigen Bauelemente, die mit dem ersten Transistor eine
bei einer vorgegebenen Leitungsstromrichtung wirksam werdende Oszillatorschaltung
bilden, gleichzeitig zur Bildung einer, bei entgegengesetzter Leitungsstromrichtung
wirksam
werdender - Oszillatorschaltung mit dem zweiten-Transistor dienen.
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Nachteilig ist bei dieser Schaltung, daß die Erzeugung der Versorgungsspannung
stets von der Stromentnahme durch die leitungsmäßig nachgeschaltete Fernsprecheinrichtung
abhängig ist, da beide Schaltungen in Serie liegen; Eine andere Möglichkeit, die
Funktionsfähigkeit der angeschlossenen Einrichtung auch im Falle der Verpolung der
Leitungen aufrechtzuerhalten, besteht in der Verwendung einer Gleichrichterbrückenanordnung,
wobei dann die Speisespannung für die angeschlossene Einrichtung im Polungsunabhängigen
Zweig dieser Gleichrichterbrückenanordnung abgenommen wird.
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Bei der Verwendung einer derartigen Gleichrichterbrückenanordnung
allein besteht aber der Nachteil, daß der dieser nachgeschaltete Teil der Stromversorgungsschaltung
je nach Polung der Leitung unterschiedliche Bezugspotentiale in Bezug auf die Leitungsadern
aufweist. Mit den Anschlußleitungen galvanisch verbundene Elemente, welche die Zeiten
der Stromentnahme kontrollieren, können nicht direkt (gleichspannungsmäßig) mit
Elementen des der Gleichrichterbrückenschaltung nachgeschalteten Teils der Stromversorgungsschaltung
verbunden werden, so daß aufgrund der erforderlichen Trennschaltungen (Optokoppler
oder der¢) ein erhöhter Schaltungsaufwand verbunden wäre. Der Spannungsabfall an
den Dioden fällt dagegen kaum ins Gewicht, wenn man bedenkt, daß bei einem in die
Leitung als Serienverbraucher eingeschaltete Stromversorgungsschaltung
(entsprechend
der in der DE-PS 21 03 851 beanspruchten Schaltung) lediglich der Spannungsabfall
an diesem Serienverbraucher zur Verfügung steht.
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Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
bei einer Schaltungsanordnung der eingangs abgegebenen Art einerseits dafür zu sorgen,
daß nahezu die volle an der Leitung anstehende Spannung zur Stromversorgung auch
unabhängig von der Stromentnahme durch die in der Leitung nachgeschaltete Fernsprecheinrichtung
bzw. den nachgeschalteten Apparat zur Verfügung steht, und andererseits eine Steuerungsmöglichkeit
für die Stromentnahmeschaltung zu schaffen, welche das Leitungspotential als Bezugspotential
hat. Dabei soll die Steuerung indirekt - und insbesondere hochohmig - erfolgen,
so daß nur kleine Steuerströme benötigt werden.
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Die erfindungsgemäße Schaltung der Speisung bietet den Vorteil, daß
sie unabhängig vom Innenwiderstand der angeschlossenen Apparateschaltungen arbeitet,
wobei der Spannungsverlust für die betreffenden Apparate gering ist, so daß auch
Fernsprechapparate mit eingebauten elektronischen Schaltelementen wie aktiven Verstärkerschaltungen,
Tastwahlblöcken etc. uneingeschränkt betrieben werden können.
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Außerdem ist der Wirkungsgrad wesentlich besser als bei liner vergleichbaren
Schaltung mit Spannungswandler.
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Darüberhinaus besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Stromversorgungsschaltung
auch noch dann in Betrieb zu halten, wenn ein angeschlossener Apparat bereits aufgelegt
ist, so daß noch weitere Schaltvorgänge ausgelöst werden
können.
In diesem Fall braucht nicht - wie es bei einer der bekannten Schaltungen mit in
Reihe liegender Stromentnahmeschaltung notwendig wäre - ein den benötigten Strom
durch die Stromversorgungsschaltung sicherstellender Verbraucher in Serie geschaltet
zu werden, sondern es ist ausreichend, wenn der zur Aktivierung des Stromversorgungszweiges
dienende Anschluß mit einem Spannungspotential versorgt wird, welches dem Spannungsabfall
an dem entsprechenden als "Fühlelement" dienenden Widerstand bei Schleifenschluß
entspricht. Die Schaltung kann in diesem Fall eine maximale Leistung aus der Amtsleitung
(bzw.
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einer Nebenanschlußleitung) entnehmen, um auch solche Schaltvorgänge
auszuführen, welche einen erhöhten Strombedarf mit sich bringen. Hierbei bildet
- gemäß einer vorteilhaften Weiterbilung der Erfindung - die Stromversorgungsschaltung
selbst einen Lastwiderstand, welcher dem an die Leitung angeschlossenen Widerstand
im Fall der geschlossenen Schleife entspricht, so daß die Stromversorgung unabhängig
vom Belegtzustand der angeschlossenen Fernsprechapparate funktioniert und gegebenenfalls
sogar ein erhöhter Energiebedarf sichergestellt werden kann.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform bildet der die Aktivierung
des Dreipols bewirkende Spannungsabfall am Längswiderstand in der Leitung auch die
Bezugsgröße für eine Regelung einer nachfolgenden Stromversorgungsschaltung. Die
Stromentnahme aus der Amtsleitung läßt sich somit derart einstellen, daß entweder
ein vorgegebener Maximalstrom nicht überschritten wird oder aber das Widerstandsverhalten
der an die Fernsprechleitung angeschlossenen Einrichtung unabhängig von der Belegung
durch die
angeschlossenen Teilnehmerapparate stets einem vorgegebenen
Normwiderstand entspricht. Bei Steuerung durch einen in die nachgeschaltete Vermittlungseinrichtung
eingebauten Rechner erfolgt eine Aktivierung (mit Rechnerstart etc.), wenn infolge
Belegung durch einen nachgechalteten Teilnehmerapparat der Strom durch die Leitung
einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet durch eine entsprechende Triggerung
des Dreipols. Die Deaktivierung wird durch den Rechner selbst veranlaßt, nachdem
nach Auflegen aller Apparate die Anlage einen vorgegebenen Ausgangszustand erreicht
hat. Hierbei wird die Leitung auch bei aufgelegten Teilnehmerapparaten durch eine
entsprechende Bemessung der Stromentnahme gehalten.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfingung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet bzw. werden bei der nachstehenden Darstellung zusammen mit einer
bevorzugten Ausführung der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild
einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung
sowie Figur 2 ein entsprechendes Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform.
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Eine Schaltung zum Erkennen des Schleifenzustands wird gebildet durch
die Widertände Rl und R2, den Kondensator C2 sowie die Transistoren VI und V2, welche
von unterschiedlicher Polarität sind. Diese Schaltung stellt einen "aktiven Dreipol"
dar, der eine aus Dioden V5 bis V8
bestehende Gle ichrichterbr;ückenschaltung
nachgeschaltet ist.
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Die bei Schleifenschluß durch den an den Ausgangsklemmen der Schaltung
angeschlossenen Fernsprechapparat FeAp am Widerstand Rl abfallende Spannung lädt
über den weiteren Widerstand R2 den Kondensator C2 auf. Je nach Polung der Amts-
oder Nebenanschlußleitung HAsl wird durch den dabei auf die jeweiligen Basis der
Transistoren V1 bzw. V2 übertragenen Spannungsabfall als Potentialdifferenz in Bezug
auf die jeweiligen Emitteranschlüsse wirksam, so daß einer der Transistoren leitend
wird und das Potential der Leitung La an den Eingang der aus den Dioden V5 bis V8
gebildeten Brückenschaltung legt. Das entsprechende Gegenpotential gelangt von der
Leitung Lb über V6 bzw. V8 auf eine dort eingefügte Drossel Dr.
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Da die hier dargestellte Speiseschaltung dafür vorgesehen ist, während
des bestehenden Schleifenschlusses beständig den notwendigen Strom beispielsweise
für einen in einer nachgeschalteten Vermittlungseinrichtung vorhandenen Mikroprozessor
zu entnehmen, ist es zur Verringerung der damit für den Sprechstrom verbundenen
Einfügungsdämpfung günstig, in den Stromkreis vor dem nachgeschalteten Verbraucher
eine Drossel einzufügen. Eine weiterhin im selben Stromkreis mit Drossel Dr vorgesehene
Strombegrenzungsdiode V9 begrenzt den der Amtschleife entnommenen Strom auf einen
vorgegebenen maximalen Wert. Diese Strombegrenzungsdiode kann jedoch entfallen,
wenn die Stromaufnahme des angeschlossenen Mikroprozessors oder einer anderen Schaltung
bereits eine gleichmäßige Stromentnahme sicherstellt.
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Durch einen Kondensator Cl wird dafür gesorgt, daß die Stromversorgungsschaltung
nicht während des Rufstromes aktiviert wird. Die Abschaltung des Kondensators Cl
über den Relaiskontakt ist in dieser Schaltung notwendig, weil die Speiseschaltung
(Dreipol) während einer Wahl von einem Fernsprechapparat FeAp die Wahl impulse nicht
verfälschen darf. Bliebe der Kondensator Cl mit seiner großen Kapazität während
der Wahl angeschaltet, würden durch die verzögerte Abschaltung des jeweiligen Transistors
Vl bzw.
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V2 die Wahlimpulse unzulässig verfälscht, denn die Speiseschaltung
soll nur einer mittels des nachgeschalteten Fernsprechapparats FeAp erzeugten Schleifenstrom
entziehen. Auf diese Weise ist es möglich, mittels eines Kontakts W, der bei Wahl
geöffnet ist, die Stromentnahme durch den nachgeschalteten Verbraucher zu beeinflussen,
ohne diesen Schalter direkt in den Versorgungsstrompfad zu legen. Der nach Abschaltung
von Cl eingeschaltet verbleibende Kondensator C2 mit kleiner Kapazität verhindert
eine sonst möglicherweise entstehende Schwingneigung.
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Die eine weiterhin in die Sprechschleife eingefügte Schaltung, bestehend
aus einem Widerstand R3, Kondensatoren C3 und C4 sowie Dioden V3 und V4 bewirkt,
daß bei Schleifenschluß an einem einen die Leitung zeitweise kurzschließenden "nsa"-Kontakt
aufweisenden Fernsprechapparat FeAp, durch den (beispielsweise beim Aufziehen des
Nummernschalters) am aktiven Dreipol eine genügend hohe Spannung (Spannungsabfall
am Widerstand R3) zur Aktivierung zur Verfügung steht. Die beiden in Reihe gegeneinander
geschalteten Zenerdioden V3 und V4 begrenzen den Spannungsabfall bei hohem Schleifenstrom,
während die Kondensatoren
C3 und C4 die Dämpfung des Widerstands
R3 für den Sprechwechselstrom verringern.
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Der Strombegrenzungsdiode nachgeschaltet ist eine Längsregelschaltung
R, deren Ein- und Ausgang je ein Siebkondensator C5 bzw. C6 parallelgeschaltet ist.
Mit dem Ausgang der Regelschaltung R ist die Steuerschaltung für den Vermittlungsteil
V verbunden, die bevorzugt einen Mikroprozessor enthält.
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Der Vermittlung steil V steuert die Herstellung der Verbindungen zu
mehreren angeschlossenen Fernsprechapparaten FeAp, von denen einer in der Zeichnung
beispielhaft wiedergegeben ist. Die unterschiedliche Schaltbarkeit der Verbindungen
zu mehreren angeschlossenen Fernsprechapparaten ist durch eine gestrichelte Darstellung
der entsprechenden Verbindungslinien angedeutet.
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Bei der dargestellten Anordnung ist es somit möglich, eine Stromentnahme
aus der Amts- oder Nebenanschlußleitung auch dann vorzunehmen, wenn kein Schleifenschluß
durch den nachgeschalteten Fersprechapparat FeAp erfolgt. Bei aus der Leitung gespeisten
Vermittlungseinrichtungen ist es nämlich gelegentlich notwendig, eine Stromentnahme
aus der Amtsleitung zu veranlassen, wenn kein Apparat angeschlossen ist.
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Um unabhängig vom Schleifenschluß zu den nachgeschalteten Fernsprechapparaten
FeAp die Stromversorgung des Vermittlungsteiles V sicherstellen zu können, ist ein
Schaltelement D vorgesehen, welches vom Vermittlungsteil V bedarfsweise
angesteuert
wird (Pfeil). Um beispielsweise nach dem Auflegen des an dem Vermittlungsteil angeschlossenen
Apparats FeAp ein Rücksetzen der in der Anlage vorhandenen elektromechanischen Relais
definiert zu bewerkstelligen, ist eine zusätzliche Stromentnahme aus der Amtsleitung
erforderlich. Das Schaltelement D bildet in diesem Fall einen Serienwiderstand,
der ausreicht, um den Transistor Vl bzw. V2 durchgeschaltet zu halten, so daß die
Stromversorgung auch in diesem Fall sichergestellt ist.
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Der Widerstand Rl wird in diesem Fall möglichst groß gewählt oder
kann sogar ganz entfallen, was durch den Kontakt d angedeutet ist, der zusammen
mit der Ansteuerung des Schaltelementes D geöffnet wird. Somit fließt durch D nur
der Basisstrom für den Transistor VI bzw. V2 und der gesamte übrige der Leitung
entnehmbare Strom kann zur Versorgung des Vermittlungsteils V herangezogen werden,
so daß die gewünschten Schaltvorgänge kurzfristig abgeschlossen werden können (einige
Millisekunden) und keine unnötig lange weitere Belegung der Leitung erforderlich
ist. (Beim Vermitteln ist es so beispielsweise auch möglich, während der Vermittlung
bei aufgelegten Teilnehmerapparaten für die Rufstromerzeugung einen erhöhten Strom
zu entnehmen.) Die dargestellte Schaltung stellt lediglich ein vorteil-Saftes Ausführungsbeispiel
dar, wobei die erindungsgemäße Lösung auch in anderer vorteilhafter Konfiguration
verwendet werden kann, wenn es beispielsweise eine Rolle spielt, daß die Versorgung
einer nachgeschalteten Einrichtung zusätzliche Bedingungen stellt (Mindeststromfluß
durch einen in Serie mit dem Verbraucher liegenden Widerstand, Unab-
hängigkeit
von kurzfristigen Schwankungen des Strombedarfs der nachgeschalteten Einrichtung
und dergl.).
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Bei diesen Ausführungen kann der Dreipol auch zusätzliche Eigenschaften
aufweisen: So ist beispielsweise eine triggerbare Ausführung vorteilhaft, bei der
bei überschreiten eines vorgegebenen Mindestwerts des Stroms durch den Längswiderstand
die Stromentnahme eingeschaltet und erst auf ein Signal der CPU des nachgeschalteten
den Vermittlungsteil steuernden Mikroprozessorteils wieder abgeschaltet wird. Bevorzugt
wird die Stromentnahme derart geregelt, daß der Spannungsabfall am Längswiderstand
einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet (Begrenzung der maximalen Stromentnahme)
oder aber der Spannungsabfall zwischen den Anschlußpunkten La und Lb in einem bestimmten
Verhältnis zum Spannungsabfall am Längswiderstand Rl steht (Regelung auf konstanten
Innenwiderstand (vgl. die deutsche Patentanmeldung P 32 44 694.2 derselben Anmelderin).
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltung ist in
Figur 2 wiedergegeben. Dabei ist die Dreipolschaltung 201 gemäß der Erfindung mit
einem triggerbaren Eingang versehen, der die Schaltung leitend macht, wenn der Spannungsabfall
am Widerstand R201 einen vorgegebenen Wert überschreitet. über eine Diodenbrücke
202 wird die nachfolgende Regelschaltung R versorgt, welche ihrerseits den notwendigen
Strom für die Vermittlungsschaltung V liefert. Ein Rücksetzen der Dreipolschaltung
wird von der in Vermittlungsteil V vorhandenen CPU her über einen entsprechenden
zusätzlichen Eingang der Dreipolschaltung vorgenommen, wobei dieses Rücksetzsignal
erscheint, wenn eine
Gesprächsvermittlung abgeschlossen ist und
alle angeschlossenen Teilnehmerapparate FeAp aufgelegt haben. Der Spannungsabfall
am Längswiderstand R202 dient gleichzeitig als Bezugsgröße für einen Operationsverstärker
202, dessen Ausgangssignal die Regelschaltung R beeinflußt (wobei der Operationsverstärker
202 wegen der wechselnden Polarität der Anschlußmöglichkeiten gegebenenfalls zweifach
vorhanden sein muß).
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Durch weitere Widerstände R202 und R203, welche einen Spannungsteiler
bilden und mit den Leitungen La und Lb sowie mit ihrer Anzapfung mit einem weiteren
Eingang des Operationsverstärkers 202 verbunden sind, läßt sich die Stromaufnahme
der gesamten Schaltung so regeln, daß die Anlage für die Leitung einen konstanten
Innenwiderstand aufweist. (Für Ruf- und Sprechströme wird der Widerstand R201 entsprechend
der in Figur 1 dargestellten Ausführung kapazitiv überbrückt).
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Auf diese Weise ist es möglich, den Widerstand R201 sowohl als Meßwiderstand
für den Schleifenschluß bei Abnehmen einer der nachgeschalteten Apparate FeAp (nur
einer in der Zeichnung dargestellt) zu benutzen und auch als Meßwiderstand für die
Regelung der Gesamtstromaufnahme. Wird der Spannungsabfall am Widerstand R201 mittels
des Operationsverstärkers 202 mit einem festen Spannungswert verglichen, so läßt
sich die Regelschaltung auch derart ausführen, daß die Stromaufnahme aus der Amts
leitung auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt ist bzw. auch bei aufgelegten
Teilnehmerapparaten einen vorgegebenen Wert nicht unterschreitet, so daß die Leitung
gegebenenfalls belegt ge-
halten wird bis ein eingeleiteter Vermittlungsvorgang
abgeschlossen ist.
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Bei diesen und anderen Anwendungen kommt der wesentliche Vorteil der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Tragen, der in dem - im Vergleich zu Spannungswandlern
enthaltenden Schaltungen - sehr günstigen Wirkungsgrad besteht.
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