FI79638B

FI79638B - Coupling device

Info

Publication number: FI79638B
Application number: FI882612A
Authority: FI
Inventors: Sakari Vainiola
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1988-06-02
Filing date: 1988-06-02
Publication date: 1989-09-29
Also published as: FI882612A0; FI79638C

Abstract

The invention refers to a wire coupling device that is parallel to the main coupling device (1'-n')and is also used as an barrier. The coupling device is comprised of parallel wire arms fitted to the coupling device (1), alternating wire arms are connected in a series to the main coupling device, with the coupling device (1) working in both directions and connected with a silicon controlled rectifier (2, 3), whose exterior coupling device (1) opens outward and is connected to the silicon controlled rectifier coupling control and sensor circuit, on account of the silicon controlled rectifier coupling sensor circuit conduit usage (JV) current and/or electricity supply. The sensor for the coupling device is made stable through the addition of different solid state components that can alter the parameters and increase the compensation in the event sporadic errors occur. The invention solves problems encountered when using previously manufactured devices by the control and sensor circuit being fashioned in both directions with a self responsive barrier voltage semiconductor device (4, 6), between the control electrode (2a, 3a) for the silicon controlled rectifier (2, 3)<IMAGE>

Description

1 796381 79638

Kytkentälaitteistoswitching System

Keksinnön kohteena on kytkentälaitteisto johtoon rinnakkain kytkettyjen päätelaitteiden samanaikaisen 5 käytön estämiseksi, joka kytkentälaitteisto käsittää kuhunkin rinnakkaiseen johtohaaraan sovitetun kytkinlaitteen, joka on kytketty johtohaaran toiseen johtimeen sarjaan päätelaitteen kanssa, jolloin kytkinlaite käsittää molempiin suuntiin johtavan tyristorikytkennän, jonka 10 ulostulonavat muodostavat kytkinlaitteen ulostulonavat, ja tyristorikytkennälle kytketyn ohjaus- ja tunnistinpii-rin, joka ohjaa tyristorikytkentää tunnistamiensa johtoverkon virta- ja/tai jännitetilojen perusteella.The invention relates to a switching device for preventing the simultaneous use of terminals connected in parallel to a line, which switching device comprises a switching device arranged in each parallel line branch, connected to the second conductor of the line branch in series with the terminal device, the switching device comprising a control and sensor circuit that controls the thyristor connection based on the current and / or voltage states of the wired network it detects.

Tyristorikytkennällä tarkoitetaan tässä yhteydessä 15 kytkentää, joka toteuttaa tyristorille tyypillisen toiminnan, olkoonpa se sitten muodostettu yhdestä tai useammasta tyristorista tai esim. erillisistä transistoreista.By thyristor connection is meant in this connection 15 a connection which implements a function typical of a thyristor, whether it is formed by one or more thyristors or e.g. separate transistors.

Kytkentälaitteisto soveltuu erilaisiin signaali johtoihin liittyviin sovellutuksiin, ja varsinkin puhelintek-20 niikan sovellutuksiin, jolloin päätelaitteet ovat siis esimerkiksi puhelinkoneita tai modeemeja.The switching equipment is suitable for various applications related to signal lines, and in particular for telephone technology applications, in which case the terminals are, for example, telephone machines or modems.

Ennestään tunnetaan konventionaalisella releteknii-kalla toteutettuja laitteita, joilla estetään rinnakkaisen puhelimen kytkeytyminen linjalle. Tällaisten kytkentöjen 25 haittoja ovat niiden monimutkaisuus, suuri koko sekä se, että rinnakkaisten laitteiden määrä on rajoitettu teknillisistä ja käytännön syistä tyypillisesti enintään kolmeen.Devices implemented with conventional relay technology to prevent a parallel telephone from being connected to a line are already known. Disadvantages of such connections are their complexity, large size, and the fact that the number of parallel devices is typically limited to a maximum of three for technical and practical reasons.

US-patentti julkaisuista 3 499 121 ja 4 332 983 tunnetaan lisäksi laitteet, joissa käytetään neljän diodin 30 muodostamaa diodisiltaa. Näiden ratkaisujen pääasial lisena puutteena on kuitenkin diodeissa syntyvä jännitehäviö, joka rajoittaa johtosilmukan suurinta käytettävissä olevaa pituutta.U.S. Pat. Nos. 3,499,121 and 4,332,983 further disclose devices using a diode bridge formed by four diodes. However, the main disadvantage of these solutions is the voltage drop across the diodes, which limits the maximum available length of the lead loop.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa FI-861631 on 2 79638 esitetty kytkentälaitteisto, jossa on päästy eroon edellä kuvattujen laitteiden haitoista. Kyseisessä kytkentälait-teistossa on puoli johdekytkimenä molempiin suuntiin johtava tyristorikytkentä, ja sitä ohjaava ohjaus- ja tunnistinpii-5 ri muodostuu ainakin yhdestä diac-kytkennästä, joka on kytketty tyristorikytkennän ainakin yhden oh jauselektrodin ja tyristorikytkennän toisen ulostulonavan väliin. Käytännössä aiheuttaa kuitenkin parametriarvojen vaihtelu eri puolijohdekomponenttien välillä ongelmia laitteiston 10 toiminnalle. Käytännössä on havaittu, että erityisesti tyristorikytkentö jen kestoisuus nopeille jännitemuutoksille sekä niiden ohjausherkkyydet ovat laitteen toiminnan kannalta kriittisiä parametreja. Herkkä tyristorikytkentä nimittäin ohjautuu päätelaitteen toimitilan muutoksesta 15 ilman, että sitä ohjaa diac-kytkennän jännitetunnistus. Herkkyyden vaikutusta ja jännitemuutoskestoisuutta voidaan parantaa sinänsä tunnetulla tavalla lisäämällä tyristori-kytkentään vastuksia tai diodeja. FI-patenttijulkaisun 861631 mukaisessa kytkennässä vastuksien tai diodien 20 lisääminen tuo kuitenkin mukanaan satunnaisen virhetoiminnan, joka johtuu siitä, että eri suuntaan ohjaavien diac-kytkentöjen kytkeytymisjännitteet ovat eri euuruisia. Jos vastasuunnassa olevaa tyristorikytkentää ohjaava diac-kytkentä toimii alemmalla jännitteellä, se jää johtamaan 25 vastuksen kautta, jolloin se voi ylikuormittua ja aiheuttaa virheellisen toiminnan.Finnish patent application FI-861631 discloses 2 79638 switching devices in which the disadvantages of the devices described above have been overcome. The switching device in question has a thyristor connection conducting in both directions as a half-conductor switch, and the control and sensor circuit 5 controlling it consists of at least one Diac connection connected between at least one control electrode of the thyristor connection and the second output terminal of the thyristor connection. In practice, however, the variation of the parameter values between the different semiconductor components causes problems for the operation of the apparatus 10. In practice, it has been found that, in particular, the durability of thyristor connections for rapid voltage changes and their control sensitivities are critical parameters for the operation of the device. Namely, the sensitive thyristor circuit is controlled by the change in the operating mode of the terminal 15 without being controlled by the voltage detection of the Diac circuit. The effect of the sensitivity and the resistance to voltage changes can be improved in a manner known per se by adding resistors or diodes to the thyristor connection. However, in the circuit according to FI patent publication 861631, the addition of resistors or diodes 20 brings with it a random malfunction due to the fact that the switching voltages of the Diac circuits controlling in different directions are different. If the Diac circuit controlling the opposite thyristor circuit operates at a lower voltage, it will remain conductive through 25 resistors, which can overload and cause a malfunction.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin parantaa FI-patenttijulkaisun 861631 mukaista kytkentälaitteistoa siten, että edellä kuvatut ongelmat poistuvat. Alussa 30 kuvatun kaltaisella laitteistolla tämä saavutetaan siten, että ohjaus- ja tunnistinpiiri muodostuu yhdestä molempiin suuntiin kynnysjännitteen omaavasta puolijohdekytken-nästä, joka on kytketty tyristorikytkennän oh jauselektrodi-en väliin. Kyseisenä puolijohdekytkentänä voidaan käyttää 3 79638 esimerkiksi diac- tai zener-tyyppistä kytkentää, toisin sanoen kytkentää, jossa kynnysjännitteet on toteutettu diacin tai zenerdiodin toimintaa vastaavasti molempiin suuntiin.The object of the present invention is therefore to improve the switching apparatus according to FI patent publication 861631 so that the problems described above are eliminated. With equipment such as that described at the beginning 30, this is achieved in that the control and sensor circuit consists of one semiconductor circuit with a threshold voltage in both directions, which is connected between the control electrodes of the thyristor circuit. As such a semiconductor connection, 3,79638 can be used, for example, a diac or zener type connection, i.e. a connection in which the threshold voltages are implemented in both directions, respectively, in the operation of the diac or zener diode.

5 Keksinnön mukaisena perusajatuksena on siten ohjata tyristorikytkentää yhdellä ja samalla puoli johdekytkennällä kumpaankin suuntaan.The basic idea according to the invention is thus to control the thyristor connection with one and the same half conductor connection in both directions.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan edellä kuvattujen etujen lisäksi myös halvempi laitteisto yhden 10 ohjaus- ja tunnistinpiirinä toimivan puolijohdekytkennän jäädessä pois ja korvautuessa halvoilla ja yksinkertaisilla komponenteilla.In addition to the advantages described above, the solution according to the invention also achieves cheaper equipment by omitting one semiconductor circuit acting as a control and sensor circuit and replacing it with cheap and simple components.

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa 15 kuvio 1 esittää kytkentälaitteiston liitäntäperiaa- tetta johtoverkon ja päätelaitteiden väliin, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen kytkinlaitteen ensimmäistä suoritusmuotoa, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen kytkinlaitteen 20 toista suoritusmuotoa, ja kuvio 4 esittää kuviossa 2 esitetyn kytkinlaitteen erästä edullista suoritusmuotoa.The invention will now be described in more detail with reference to examples according to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows the connection principle of a switching device between a network and terminals, Fig. 2 shows a first embodiment of a switching device according to the invention, Fig. 3 shows a second embodiment of a switching device 20 according to the invention. a preferred embodiment of the switching device.

Kuviossa 1 on johtoverkkoon JV kytketty n kappaletta rinnakkaisia päätelaitteita 1', 2', ..., n'. Kussakin 25 johtohaaraesa on vastaavan päätelaitteen ja johtoverkon JV välissä päätelaitteen kanssa sarjaan kytketty kytkinlaite 1. Tässä yhteydessä viitataan vielä FI-patenttihakemuk-seen 861631, jossa selostetaan tällaisen kytkentälaitteiston toimintaa yleisesti puhelinverkon kaltaisen signaali-30 johdon tapauksessa.In Figure 1, n parallel terminals 1 ', 2', ..., n 'are connected to the wiring network JV. Each line branch 25 has a switching device 1 connected in series with the terminal between the respective terminal and the line JV. In this connection, reference is also made to FI patent application 861631, which describes the operation of such switching equipment in general in the case of a telephone network-like signal line.

Kuviossa 2 on esitetty kytkinlaitteen 1 ensimmäinen suoritusmuoto yksityiskohtaisemmin. Kytkinlaite käsittää molempiin suuntiin johtavan tyristorikytkennän, joka koostuu kahdesta vastarinnan kytketystä tyristorista 2 4 79638 ja 3. Tyristorien ohjauselektrodien 2a ja 3a väliin on kytketty diac 4, joka toimii kytkennässä ohjaus- ja jännitetunnistinpiirinä, joka ohjaa tyristorikytkentää tunnistamiensa johtoverkon JV virta- ja/tai jännitetilojen 5 perusteella. Kummankin tyristorin katodin ja ohjauselektro-din välille on lisäksi kytketty vastus 5, jonka tehtävänä on kompensoida edellä kuvattua puolijohteiden parametrien hajontaa. Ohjauselektrodin ja katodin välille kytketty myötäsuuntainen diodi toimii vastaavalla tavalla jännite-10 riippuvaisena vastuksena, joten vastuksien 5 tilalla voi olla myös myötäsuuntaiset diodit. Tyristorit ovat normaalisti sulkutilassa, jos määrätyn suuruista pitovirtaa ei kulje niiden lävitse eikä ohjauselektrodilla ole ohjaus jännitettä. Määrätyn jännitteen yläpuolella diacin 4 sisäinen 15 vastus pienenee romahdusmaisesti, jolloin se päästää ohjausvirran vastaavan tyristorin ohjauselektrodille saaden tyristorin johtavaan tilaan. Samalla diacin yli vaikuttava jännite putoaa, ja diac siirtyy sulkutilaan tunnustelemaan kytkinlaitteen yli vaikuttavaa jännitettä. 20 Tyristori jää johtamaan, jos ulkoinen virtapiiri ylläpitää riittävän pitovirran, jonka tyristorikytkentä tunnistaa, jolloin tyristorit toimivat siis kytkinlaitteen virtatun-nistimina.Figure 2 shows the first embodiment of the switching device 1 in more detail. The switching device comprises a bidirectional thyristor circuit consisting of two resistor-connected thyristors 2 4 79638 and 3. A Diac 4 is connected between the thyristor control electrodes 2a and 3a, which acts as a control and voltage sensor circuit which controls the thyristor circuit of the current and / or 5 basis. In addition, a resistor 5 is connected between the cathode and the control electrode of each thyristor, the function of which is to compensate for the dispersion of the semiconductor parameters described above. The forward diode connected between the control electrode and the cathode acts in a similar manner as a voltage-10 dependent resistor, so that the resistors 5 can also be replaced by forward diodes. Thyristors are normally in a closed state if a certain amount of holding current does not pass through them and the control electrode has no control voltage. Above a certain voltage, the internal resistance 15 of the diac 4 collapses, allowing a control current to be applied to the control electrode of the corresponding thyristor, causing the thyristor to conduct. At the same time, the voltage across the diac drops, and the diac enters the closed state to sense the voltage across the switching device. The thyristor remains conductive if the external circuit maintains a sufficient holding current, which is detected by the thyristor connection, so that the thyristors act as current sensors for the switching device.

Signaalijohdon lepotilassa tyristorit ovat sulkuti-25 lassa eikä diac 4 johda, joten tasavirtatie päätelaitteen läpi on katkaistu mahdollista muistin ylläpitovirtaa tai muita vastaavia, pientä ylläpitovirtaa vaativia toimintoja lukuunottamatta, joille ohjaus- ja tunnistinpiiri antaa virran silloin, kun kynnysjännitteen ylittävä 30 syöttöjännite on kytketty johdolle.In the dormant state of the signal line, the thyristors are in the shut-off state and the Diac 4 does not conduct, so the DC path through the terminal is cut off except for possible memory maintenance current or other low maintenance current functions, which are supplied by the control and sensor circuit when the supply voltage exceeds the threshold voltage.

Hälytyssignaalina käytettävä vaihtojännite ylittää diacin 4 kytkeytymis jännitteen, jolloin se ohjaa tyristorit vuorotellen johtaviksi eri puoli jaksoilla, ja päätelaitteen hälytyksen vastaanottopiiri toimii.The AC voltage used as the alarm signal exceeds the switching voltage of the diac 4, whereby it controls the thyristors alternately to conduct in different half cycles, and the alarm receiving circuit of the terminal operates.

/ / / 5 79638/ / / 5 79638

Kun päätelaite kytketään tai kytkeytyy käyttöön, sen kautta muodostuu tasavirtatie ja johdolla oleva lepo jännite pääsee päätelaitteen läpi vaikuttamaan kytkin-laitteen yli, jolloin diac 4 antaa ohjauksen polariteetista 5 riippuen jommalle kummalle tyristorille, ja tyristori rupeaa johtamaan.When the terminal is switched on or off, a direct current path is formed through it and the resting voltage on the line can act through the terminal over the switch device, whereby Diac 4 gives control to one of the thyristors depending on the polarity 5, and the thyristor starts to conduct.

Kun ensiksi kytkeytynyt päätelaite on käyttötilassa, on virta sen kautta niin suuri, että se pienentää linjalla vaikuttavan jännitteen niin pieneksi, etteivät muut 10 rinnalle vastaavasti kytketyt päätelaitteet enää voi kytkeytyä johdolle, vaan ne jäävät virrattomiksi.When the first connected terminal is in the operating state, the current through it is so large that it reduces the voltage acting on the line so low that the other terminals correspondingly connected in parallel can no longer be connected to the line, but remain de-energized.

Kuviossa 3 on esitetty vaihtoehtoinen suoritusmuoto kuvion 2 mukaisesta kytkinlaitteesta. Kytkinlaite vastaa muuten kuvion 2 suoritusmuotoa, mutta diacin 4 tilalla on 15 nyt zener-kytkentä 6, joka koostuu kahdesta vastakkain sarjaan kytketystä zener-diodista 6a ja 6b. Kuvion 3 kytkinlaitteen toiminta vastaa edellä esitetyn, diacilla varustetun kytkinlaitteen toimintaa. Keksinnön mukaisesti ohjaus- ja jännitetunnistinpiiri, joka on kytketty tyristo-20 rien ohjauselektrodien väliin, johtaa molempiin suuntiip, ja sen on lisäksi omattava tietty kynnysjännite, jonka ylittyessä se antaa ohjauksen tyristorille. Yleisesti ottaen voidaankin todeta, että piiri muodostuu yhdestä molempiin suuntiin kynnysjännitteen omaavasta puolijoh-25 dekytkennästä, josta esimerkkeinä on edellä esitetty diac- ja zener-tyyppiset kytkennät. Zener-tyyppinen kytkentä voi sarjaan vastakkain kytkettyjen komponenttien sijasta muodostua myös vastarinnan kytketyistä komponenteista .Figure 3 shows an alternative embodiment of the switching device according to Figure 2. The switching device otherwise corresponds to the embodiment of Fig. 2, but in place of the diac 4 there is now a zener circuit 6 consisting of two zener diodes 6a and 6b connected in series in series. The operation of the switching device of Fig. 3 corresponds to the operation of the above-described switching device with a diac. According to the invention, a control and voltage sensor circuit connected between the control electrodes of the thyristor 20 leads to both directional wings and must also have a certain threshold voltage above which it gives control to the thyristor. In general, it can be said that the circuit consists of a single semiconductor decoupling with a threshold voltage in both directions, exemplified by the diac and zener type connections shown above. Instead of components connected in series, a Zener-type connection can also consist of components connected in resistance.

30 Kuviossa 4 on esitetty kuvion 2 mukaisen kytkinlait teen edullinen suoritusmuoto, jonka tarkoituksena on varmistaa se, että kytkentätapauksessa vastasuuntaisen tyristorin ohjauselektrodin ja katodin välille kytketyssä vastuksessa 5 syntyvä jännitehäviö jää riittävän pieneksi.Fig. 4 shows a preferred embodiment of the switching device according to Fig. 2, the purpose of which is to ensure that in the case of switching the voltage drop in the resistor 5 connected between the control electrode of the opposite thyristor and the cathode remains sufficiently small.

6 796386 79638

Kytkentähetkellä syntyy nimittäin vastasuunnassa olevan tyristorin vastuksessa jännitehäviö, joka on negatiivinen kyseisen tyristorin ohjausjännitteeseen nähden. Tämä voi olla haitallista tyristorikytkennän kestävyydelle. Lisää-5 mällä kuvion 4 mukaisesti vastasuuntaiset diodit 7 vastuksien 5 rinnalle voidaan varmistua siitä, että kyseinen jännitehäviö jää riittävän pieneksi. Vastaavanlainen parannus on luonnollisestikin edullinen myös kuvion 3 mukaiselle suoritusmuodolle, vaikkei sitä esitetäkään 10 erillisessä kuviossa.Namely, at the moment of switching, a voltage drop is generated in the resistor of the opposite thyristor, which is negative with respect to the control voltage of the thyristor in question. This can be detrimental to the durability of the thyristor connection. By adding 5 opposite diodes 7 in parallel with the resistors 5 as shown in Fig. 4, it can be ensured that the voltage drop in question remains sufficiently small. A similar improvement is, of course, also advantageous for the embodiment of Figure 3, although not shown in the 10 separate figures.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten kuvioiden mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten 15 esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Niinpä voi esimerkiksi tyristorikytkentä olla, paitsi erillisistä puolijohteista muodostettu, myös integroitu triac-tyyppi-seksi puolijohteeksi.Although the invention has been described above with reference to the examples according to the accompanying figures, it is clear that the invention is not limited thereto, but can be modified in many ways within the scope of the inventive idea set out in the appended claims. Thus, for example, a thyristor connection can be not only formed of discrete semiconductors, but also integrated into a triac-type semiconductor.

Claims

7 79638

A switching device for preventing the simultaneous use of terminals (l'-n ') connected in parallel to a line, the switching device comprising a switching device (1) arranged in each parallel line branch, connected to the second line of the line branch in series with the terminal device, the switching device (1) comprising a conductor in both directions a thyristor connection (2, 3), the output terminals 10 of which form the output terminals of the switching device (1), and a control and sensor circuit connected to the thyristor connection, which controls the thyristor connection based on the current and / or voltage states of the wired network (JV), characterized in the sensor circuit consists of one semiconductor circuit (4; 6) having a threshold voltage in both directions, which is connected between the control electrodes (2a, 3a) of the thyristor circuit (2, 3).

Switching device according to Claim 1, characterized in that the control and sensor circuit 20 consists of a Diac-type connection (4).

Switching device according to Claim 1, characterized in that the control and sensor circuit consists of a zener-type connection (6).

Switching apparatus according to claim 2 or 3, wherein the thyristor connection comprises two resistor-connected thyristors (2, 3), characterized in that a resistor (5) is connected between the control electrode (2a, 3a) and the cathode of each thyristor.

Switching apparatus according to claim 2 or 3, wherein the thyristor connection comprises two resistively connected thyristors (2, 3), characterized in that a forward diode is connected between the control electrode (2a, 3a) and the cathode of each thyristor.

Switching device according to Claim 4 or 5, characterized in that an opposite diode (7) is connected in parallel with the resistor (5) or diode. 9,79638