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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Telefonschaltkreise und insbesondere
auf einen neuen und verbesserten Rufabschaltungsschaltkreis (Klingelauslöse-Schaltkreis),
der in der Telefonzentrale eines Telefondienstleisters installiert
werden kann und funktionsfähig
ist einen Leitungsstromkreis beim Vorhandensein einer Klingelspannung
zu überwachen,
unabhängig
von der Klingelfrequenz der Klingelspannung und ohne Rücksicht
auf die Polarität
des DC-Schleifenstroms.
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Als
Reaktion auf das Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes der überwachten
Leitungsspannung, was anzeigt, dass der Teilnehmer den Anruf beantwortet
hat, erzeugt der Rufabschaltungsschaltkreis (Klingelauslöse-Schaltkreis)
der Erfindung ein digitales Rufabschaltungs-Signal, um die Klingelspannung
abzuschalten.
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Um
ein Teilnehmergerät
(z.B. Telefon) zu veranlassen, zu klingeln und dadurch einen eingehenden
Anruf anzuzeigen, wird eine (Klingel-) Wechselspannung, die auf
einer vorgeschriebenen DC-Vorspannung (+/– 48VDC) liegt, üblicherweise von
einem Klingelgenerator, der in der Telefonzentrale installiert ist,
auf den Leitungsstromkreis der Teilnehmerleitung angewandt. Die
Abschaltung der Klingelspannung als Reaktion auf den vom Teilnehmer angenommenen
Anruf, wird Rufabschaltung bzw. Klingelauslösung genannt. Die Größenordnung
der Klingelspannung kann sich über
einen beachtlichen Bereich (z.B. 70–140 VRMS) bewegen und die
Frequenz der Klingelspannung kann in einem Bereich von 16– 66 Hz
liegen. Der Schleifenstrom durch die Leitung kann von zwanzig Milliampere
für einen
langen Leitungsstromkreis bis zu einhundert Milliampere für einen
kurzen Leitungsstromkreis variieren.
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Aufgrund
dieser bedeutenden Parameter- und Polaritätsvariationen verwenden die
derzeit kommerziell verwendeten Leitungsstromkreis-Schnittstellen-Chips
normalerweise Komponenten mit sehr hoher Präzision, deren Werte auf die
Länge des
Leitungsstromkreises sowie die Wellenlänge und die Frequenz der Klingelspannung
angepasst werden müssen.
Da solche Stromkreise außerdem
eine Referenz-Masse
verwenden, benötigen
sie zusätzliche Komponenten,
um den Chip vor Leitungsfehlspannungen zu schützen. Andere Arten von Rufabschaltungsschaltkreisen
(Klingelauslöse-Schaltkreisen) verwenden
teure, anwendungsspezifisch gewickelte Relais-Spulen, die zugehörige Widerstand- und Kondensatorkomponenten
voraussetzen, die entsprechend der Länge des Leitungstromkreises
und der Frequenz der Klingelspannung ausgewählt werden.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Rufabschaltungsschaltkreis
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, wie dieser zum Beispiel in der Zusammenfassung
des japanischen Patents JP-A-61063145 offenbart wird.
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In
diesem bekannten Klingelauslöse-Schaltkreis
werden zwei antiparallele Optokoppler verwendet und positive und
negative Halbwellen einer Wechselspannung, die auf einen Quellwiderstand
in einem Leitungsstromkreis eines Teilnehmers angewandt werden,
werden mit derselben Spannung wie beide Klemmenspannungen des besagten
Quellwiderstands mittels Umwandlungswiderständen und einem Differenzialverstärker synthetisiert.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rufabschaltungsschaltkreis
mit einem einfacheren Aufbau bereit zu stellen, als der aus der JP-A-61063145
bekannte Rufabschaltungsschaltkreis, um die Notwendigkeit von Differenzialverstärkern und
Umwandlungswiderständen
zu erübrigen und
die Nachteile der oben genannten herkömmlichen Rufabschaltungsschaltkreise
zu überwinden.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Rufabschaltungsschaltkreis gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 gelöst.
Die abhängigen
Vorrichtungsansprüche
beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen.
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Auf
vorteilhafte Weise erübrigen
sich die Nachteile von herkömmlichen
Rufabschaltungsschaltkreisen mittels eines neuen und verbesserten Rufabschaltungsschaltkreises,
der die Spannung überwacht,
die über
einen an einen der Eingänge
des Leitungsstromkreises angeschlossenen Quellwiderstand aufgebaut
wird, unabhängig
von der auf den Leitungsstromkreis angewendeten Klingelfrequenz der
Klingelspannung und ohne Rücksicht
auf die Polarität
des DC-Schleifenstroms, der in der Leitung aufgebaut wird. Als Reaktion
auf das Übersteigen
eines vorgegebenen Grenzwertes durch die Spannung am Quellwiderstand,
was anzeigt, dass der Teilnehmer den Anruf beantwortet hat, ändert der
Rufabschaltungsschaltkreis den Zustand des digitalen Rufabschaltungs-Ausgangs,
um die Klingelspannung zu beenden.
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Für diesen
Zweck wird ein Ende des überwachten
Widerstands durch einen Eingangs-Skalierungs-Widerstand mit einem
ersten Eingangsanschluss eines Doppelpolaritäts-Optokopplers verbunden.
Ein zweites Ende des überwachten
Quellwiderstands wird mit einem zweiten Eingangsanschluss des Optokopplers
verbunden. Der Optokoppler dient der Isolation der Rufabschaltungs-Ausgangsleitung von
Fehlspannungen, die über
den überwachten Quellwiderstand
anliegen können.
Der Optokoppler reagiert sowohl auf positive als auch auf negative Gleichspannungen über den überwachten
Quellwiderstand und kann deshalb ohne Rücksicht auf die Polarität der DC-Vorspannung
(+/– 48VDC)
des Klingelgenerators verwendet werden. Ein Eingangskondensator
ist über
die Eingangsanschlüsse
geschalten und bildet mit dem Eingangswiderstand einen Spannungsteiler,
um einen Bruchteil des Gleichspannungsabfalls über den überwachten Quellwiderstand an
die Eingangsanschlüsse
des Optokopplers zu koppeln, während
er Wechselspannungsschwankungen vom Optokoppler effektiv überbrückt.
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Der
Ausgangsanschluss des Optokopplers wird mit einem AC-Ausgangsfilter, bestehend
aus einem Ausgangskondensator und einem Ausgangs-/Vorspannungswiderstand
verbunden. Der Ausgangskondensator ist zwischen Masse und die Rufabschaltungs-Ausgangsleitung
geschalten. Der Ausgangs-/Vorspannungswiderstand
ist zwischen eine DC-Vorspannungsquelle
und die Rufabschaltungs-Ausgangsleitung geschalten. Das AC-Ausgangsfilter
verhindert effektiv, dass der Ausgang des Optokopplers seinen Zustand ändert oder
oszilliert, wenn ein Wechselstromfluss (Klingeln) durch den überwachten
Quellwiderstand vorliegt, wenn der Anruf beantwortet wird.
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Mit
einem Klingelgenerator in der Zentrale, der eine Klingelspannung
auf der Teilnehmerleitung hält,
gibt es keinen Schleifenstromfluss durch den Tastwiderstand bis
der Teilnehmer abhebt. Wenn der Teilnehmer den Anruf beantwortet,
wodurch die lokale Schleife durch den Spitzenleiter und den Hülsenleiter
(tip lead und ring lead) geschlossen wird, fließt Gleichstrom durch die Quellwiderstände des
Leitungsschaltkreis. Die daraus resultierende Gleichspannung über den
durch den Rufabschaltungsschaltkreis der Erfindung überwachten
Quellwiderstand wird an die Eingangsanschlüsse des Optokopplers angelegt.
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Wenn
die überwachte
Gleichspannung die Einschaltschwelle einer seiner optoelektronischen Konverter übersteigt, ändert sich
die Spannung am Ausgangsanschluss des Optokopplers, der über das AC-Ausgangsfilter
mit der Rufabschaltungs-Ausgangsleitung verbunden ist, von einem
KEINE ANTWORT-Zustand auf einen ANTWORT-Zustand. Als Reaktion auf
diese Änderung
des Zustandes der Spannung an der Rufabschaltungs-Ausgangsleitung beendet
die Klingelgenerator-Kontrollschaltung der Zentrale die Anwendung
der Klingelspannung auf die Teilnehmerleitung durch den Klingelgenerator.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet einen Rufabschaltungsschaltkreis
zur Erzeugung eines Ausgangssignals für die Beendigung der Anwendung eines
Klingelsignals auf eine Anschlussleitung als Reaktion auf die Beantwortung
eines Anrufs durch ein Teilnehmergerät, welches mit der Anschlussleitung
gekoppelt ist, wobei die Anschlussleitung einen hiermit gekoppelten
Quellwiderstand aufweist und der Rufabschaltungsschaltkreis einen
Leitungsüberwachungsschaltkreis
umfasst, welcher einen elektrischen Zustand des Quellwiderstands
unabhängig von
der Polarität
des durch den Quellwiderstand fließenden DC-Schleifenstroms überwacht, und einen Ausgangsschaltkreis,
der funktioniert, um ein Ausgangssignal für die Beendigung der Anwendung
des Klingelsignals auf die Anschlussleitung zu erzeugen, als Reaktion
auf die Detektion einer vorgegebenen Veränderung des überwachten
elektrischen Zustands des Quellwiderstands durch den Leitungsüberwachungsschaltkreis,
wodurch angezeigt wird, dass der Teilnehmer den Anruf beantwortet
hat.
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Die
Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, um die Anwendung einer
Klingelspannung in einem Rufabschaltungsschaltkreis zu beenden,
wobei die Methode die folgenden Schritte umfasst:
- a)
während
der Anwendung der Klingelspannung auf die Anschlussleitung, Überwachen
der über den
Quellwiderstand entstandenen Spannung als Folge eines bei der Beantwortung
des Anrufs hierdurch fließenden
DC-Schleifenstroms, unabhängig
von der Polarität
des DC-Schleifenstroms, während
AC-Signale von der Überwachung
während
der Anwendung der Klingelspannung auf die besagte Leitung abgehalten
werden; und
- b) Ändern
des elektrischen Zustands des digitalen Ausgangsanschlusses als
Reaktion auf die Detektion eines DC-Schleifenstroms durch den Quellwiderstand
oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes nach Schritt (a), welcher
anzeigt, dass der besagte Anruf beantwortet wurde.
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Es
sollte angemerkt werden, dass eine Methode, um die Anwendung einer
Klingelspannung in einem Rufabschaltungsschaltkreis zu beenden,
aus der EP-A-0227186 bekannt ist. Jedoch ist das Abhalten von AC-Signalen
von der Überwachung
während der
Anwendung der besagten Klingelspannung auf die besagte Leitung daraus
nicht bekannt.
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Die
Erfindung wird jetzt anhand des Beispiels unter Bezugnahme auf die
einzige Abbildung beschrieben, die schematisch einen Rufabschaltungsschaltkreis
darstellt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
des Rufabschaltungsschaltkreises wird in 1 schematisch
illustriert umfassend einen ersten Quellwiderstand 11,
der zwischen einen Klingelgenerator 10 und einen ersten
(Hülse)
Leitungsteil 21 einer Teilnehmerleitung 20 geschalten
ist, mit dem das Teilnehmergerät,
wie z. B. ein Telefon 30, verbunden ist, und ein zweiter
Quellwiderstand 12, der zwischen ein Referenzpotenzial
(Masse) und einen zweiten (Spitze) Leitungsteil 22 der
Teilnehmerleitung 20 geschaltet ist. Die Quellwiderstände 11 und 12 haben
normalerweise je 100 Ohm. Der Klingelgenerator 10 kann entweder
eine positive oder negative Vorspannung (+/– 48VDC) an die Teilnehmerleitung
anlegen. Wie oben beschrieben, hat die vom Klingelgenerator übertragene
Klingelspannung normalerweise eine Amplitude im Bereich von 70–140 VRMS
und eine Frequenz im Bereich von 16–66 Hz. Der Gleichstrom in
der Leitung kann zwischen zwanzig Milliampere für einen langen Leitungsschaltkreis
und einhundert Milliampere für
einen kurzen Leitungsschaltkreis variieren.
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Ein
erstes, teilnehmerseitiges Ende 14 des ersten Quellwiderstands 11 ist über einen
Eingangswiderstand 31 (z.B. ein 3.01 kΩ Widerstand) angeschlossen,
welcher die Spannung über
den Quellwiderstand 11 an einen ersten Eingangsanschluss 41 eines
Optokopplers 40 skaliert. Ein zweites, amtsseitiges Ende 15 des
ersten Quellwiderstands 11 ist mit einem zweiten Eingangsanschluss 42 des
Optokopplers 40 verbunden. Ein Eingangskondensator wie z.B.
ein Paar in Serie geschaltete 100 μF-Kondensatoren 33,
ist über
die Eingangsanschlüsse 41 und 42 des
Optokopplers 40 geschaltet. Der Eingangswiderstand 31 und
Eingangskondensator 33 bilden einen Spannungsteiler, der
einen Teil des DC-Spannungsabfalls über den Quellwiderstand 11 an
die Eingangsanschlüsse
des Optokopplers 40 koppelt, jedoch AC-Spannungsschwankungen
effektiv überbrückt, so
dass AC-Spannungen davon abgehalten werden, den Optokoppler zu erreichen.
Da der Rufabschaltungs-Detektor über den
Quellwiderstand 11 angeschlossen ist und keine Referenz-Masse
verwendet, weist er eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber Fehlspannungen
auf der Teilnehmerleitung 20 auf.
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Optokoppler 40 dient
dazu, eine (digitale) Rufabschaltungs-Ausgangsleitung 100 von jeglichen Fehlspannungen
zu isolieren, die über
den ersten Quellwiderstand 11 anliegen könnten. Optokoppler 40 kann
eine Hewlett PackardTM HCPL-2731 Optoport 41 Kopplereinheit
als nicht einschränkendes
Beispiel umfassen, die ein Paar antiparallel angeschlossene Leuchtdioden
(LEDs) 50 und 60 enthält, die über die Eingangsanschlüsse 41 und 42 geschalten sind.
Die Anode 51 von LED 50 ist mit dem ersten Anschluss 41 des
Optokopplers 40 verbunden und die Kathode 53 mit
dem zweiten Eingangsanschluss 42 des Optokopplers, während die
Anode 61 von LED 60 mit dem zweiten Eingangsanschluss 42 des
Optokopplers verbunden ist und die Kathode 63 mit dem ersten
Eingangsanschluss 41 des Optokopplers.
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Optokoppler 40 enthält des Weiteren
ein Paar bipolare, aus Transistoren aufgebaute opto-elektronische
Konverter 70 und 80, deren jeweilige empfindliche
Basissperrschichten optisch mit LEDs 50 und 60 verbunden
sind. Ihre jeweiligen Kollektoren 71 und 81 sind
mit dem Ausgangsanschluss 44 des Optokopplers verbunden
und ihre Emitter mit einer Bezugs- Vorspannungsquelle (z.B. Masse (GND)).
Dadurch reagiert der Optokoppler sowohl auf positive als auch auf
negative Gleichspannungen über
den Quellwiderstand 11 und kann deshalb ohne Rücksicht
auf die Polarität
der DC-Vorspannung (+/–48VDC)
des Klingelgenerators 10 verwendet werden.
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Der
Ausgangsanschluss 44 von Optokoppler 40 wird durch
einen relativ niederen Widerstand 46 (z.B. 100 Ω) mit einem
Ausgangsfilter 90 verbunden, das einen Ausgangskondensator 91 und
einen Ausgangs-/Vorspannungswiderstand 92 umfasst. Ausgangskondensator 91,
der, als nicht einschränkendes
Beispiel, einen zehn μF-Kondensator
einschließen
kann, ist zwischen Masse (GDN) und einer digitalen Rufabschaltungs-Ausgangsleitung 100 angeschlossen,
an die der Ausgangswiderstand 46 des Optokopplers 40 angeschlossen
ist. Ausgangs-/Vorspannungswiderstand 92, der, als nicht
einschränkendes
Beispiel, einen 47.5 KΩ-Widerstand
einschließen
kann, ist zwischen eine DC-Vorspannungsquelle (z.B. +5 VDC) und
der digitalen Rufabschaltungs-Ausgangsleitung 100 geschaltet.
Ausgangskondensator 91 und Ausgangswiderstand 92 bilden
somit ein AC-Filter, das den Ausgang des Optokopplers daran hindert,
in einen Zustand des Oszillierens beim Vorhandensein eines (Klingel-)
Stromflusses im Quellwiderstand 11, wenn der Anruf beantwortet
wird, überzugehen.
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Beim
Betrieb mit einem Klingelgenerator in der Zentrale, der eine Klingelspannung
auf der Teilnehmerleitung hält,
fließt
zunächst
kein Schleifenstrom durch den ersten Quellwiderstand 11.
Diese Bedingung wird aufrechterhalten, bis der Teilnehmer abnimmt.
Wenn der Teilnehmer das Telefon beantwortet, wird die lokale Schleife
durch den Spitzenleiter und den Hülsenleiter (tip lead und ring
lead) des Leitungsschaltkreises 20 geschlossen, so dass
ein Gleichstrom durch die Leitungsschaltkreis-Quellwiderstände 11 und 12 fließt. Die
daraus resultierende Gleichspannung über den Quellwiderstand 11 wird an
die Eingangsanschlüsse 41 und 42 von
Optokoppler 40 angelegt.
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Wenn
die überwachte
Gleichspannung über den
Messwiderstand 11 die Einschaltschwelle von einem seiner
optoelektronischen Konverter 70 und 80 überschreitet
und dieser Konverter dadurch leitend wird, ändert sich die Spannung an
dem Ausgangsanschluss 44 des Optokopplers von einem ersten
Zustand (KEINE ANTWORT) zu einem zweiten Zustand (ANTWORT), der
anzeigt, dass der Anruf beantwortet wurde, so dass die Klingelspannung
zu beenden ist. Als Reaktion auf diese Änderung des Zustands der Spannung
der Rufabschaltungs-Ausgangsleitung 100,
beendet die Klingelgenerator-Kontrollschaltung der
Zentrale die Anwendung der Klingelspannung auf die Teilnehmerleitung
durch den Klingelgenerator 10.
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Die
zuvor beschriebenen Nachteile der Abhängigkeit von Frequenz und Leitungslänge von
herkömmlichen,
Masse-basierten Rufabschaltungsschaltkreisen werden durch den Rufabschaltungsschaltkreis
der vorliegenden Erfindung effektiv überwunden, welcher funktioniert,
indem die über
einen Quellwiderstand aufgebaute Spannung, der mit einer Leitung
des Leitungsschaltkreises verbunden ist, zu überwachen, unabhängig von
der auf den Leitungsschaltkreis angewendeten Klingelfrequenz und
der Klingelspannung und ohne Rücksicht
auf die Polarität
des in der Leitung aufgebauten DC-Schleifenstroms. Als Reaktion
auf das Detektieren einer vorgeschriebenen Grenzwertveränderung
in der Quellwiderstandsspannung, die anzeigt, dass der Teilnehmer
den Anruf beantwortet hat, stellt der Rufabschaltungsschaltkreis
einen digitalen Ausgang zur Verfügung,
der durch die Kontrollausrüstung
der Zentrale erkannt wird, um die Klingelspannung zu beenden.