FI99166C - Menetelmä ennalta määrätyn taajuisen signaalin detektoimiseksi sekä ilmaisinpiiri - Google Patents

Description

99166

Menetelmä ennalta määrätyn taajuisen signaalin detektoimi-seksi sekä ilmaisinpiiri Tämän keksinnön kohteena menetelmä ennalta määrätyn 5 taajuisen vaihtovirtasignaalin läsnäolon detektoimiseksi vastaanotettavasta signaalista. Keksinnön kohteena on edelleen ilmaisinpiiri ennalta määrätyn taajuisen vaihtovirtasignaalin detektoimiseksi vastaanotettavista signaaleista.

10 Keksintö liittyy erityisesti ilmaisinpiiriin, jonka avulla analogisen liitännän omaavan puhelinkeskuksen pari-johdon välityksellä välittämä signalointi voidaan detek-toida ja viestittää edelleen PCM-multiplekserille (Pulse Code Modulation) . Tällaisen piirin tulee kyetä detektoimaan 15 ainakin maksunosoitussykäykset, soittosignaalit, parijohdon polariteetin sekä katkokset puhelinkeskukselta välittyvässä syöttövirrassa.

Ennestään tunnetaan ilmaisinpiirejä, joissa on hyödynnetty muun muassa kalliita hybridejä sekä PLL-piirejä 20 (Phase Locked Loop) tai LC-suodattimia. Sen lisäksi, että kyseiset piirit ovat rakenteeltaan suhteellisen monimutkaisia ja arvokkaita, on niiden virittäminen eri detektoin-! . titaajuuksille osoittautunut hankalaksi . Tunnettujen piiri en detektointitaajuuskaistan saaminen riittävän kapeaksi on 25 myös osoittautunut erittäin hankalaksi.

···“· Tämän keksinnön tarkoitus on ratkaista edellä mainit- tu ongelma ja tarjota käyttöön yksinkertainen ja helposti « * : sovellettava menetelmä ennalta määrätyn taajuisen vaihto virtasignaalin tunnistamiseksi. Tämä päämäärä saavutetaan 30 keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että syötetään mainittu vastaanotettava signaali kytkin-välineen tuloon, joka kytkinväline käsittää useita lähtöjä '* ·, sekä välineet tulon kytkemiseksi vuorottelevasti kuhunkin mainittuun lähtöön kytkinvälineelle syötettävän kellopuls- • .·. . 35 sin tahdistamana, syötetään kellopulssia kytkinvälineelle, 2 99166 jolloin kellopulssin taajuus valitaan siten, että kytkinvä-lineen tulo on kytketty kerran jokaiseen kytkinvälineen lähtöön olennaisesti yhden detektoitavan signaalin kello-jakson aikana, suodatetaan kytkinvälineen lähdöistä saata-5 via signaaleja, valvotaan suodatettuja signaaleja, ja ilmaistaan detektoitavan signaalin läsnäolo, kun jonkin valvottavan signaalin jännitetaso ylittää ennalta määrätyn rajan tai kun kahden valvottavan signaalin välinen jännite-ero ylittää ennalta määrätyn raja-arvon.

10 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että kun kyt- kinvälineelle syötettävän signaalin kellopulssin taajuus valitaan siten, että kytkinvälineen tulo on kytketty kerran jokaiseen kytkinvälineen lähtöön yhden detektoitavan signaalin kellojakson aikana, ja kun kytkinvälineen lähdöistä 15 saatavia signaaleja suodatetaan esimerkiksi RC - suoda 11 imi 1-la, saadaan eri suodattimien lähdöistä eri jännitteisiä signaaleja. Detektoitavan signaalin läsnäolo voidaan näin ollen selvittää vertaamalla suodattimien lähdöistä saatavia jännitetasoja keskenään tai vaihtoehtoisesti kunkin suodat-20 timen lähdöstä saatavaa signaalia maatasoon. Keksinnön mukaisen menetelmän merkittävimmät edut ovat yksinkertai-:·. suus sekä ja detektointitaajuuskaistan leveyden säädön ! . helppous. Suodatusvälineiden mitoitusta muuttamalla voidaan nimittäin säätää detektointitaajuuskaistan leveyttä tarpee- • ; 25 seen sopivaksi. Vastaavasti detektointitaajuuden muutos voidaan toteuttaa muuttamalla kytkinvälineelle syötettävän kellopulssin taajuutta. Koska kellotaajuus saadaan tarkasta • · ·.* : lähteestä on etuna myös detektointitaajuuden tarkkuus.

Käsitteellä "on kytketty kerran jokaiseen kytkinväli-30 neen lähtöön olennaisesti yhden detektoitavan signaalin kellojakson aikana", tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että kytkinvälineelle syötettävän kellopulssin taajuuden ei tarvitse olla täsmälleen detektoitavan signaalin taajuuden monikertoa, vaan riittää että edellä oleva vaatimus täyttyy 35 tietyllä tarkkuudella. Sallittujen poikkeamien suuruus • · 3 99166 riippuu detektointitaajuuskaistan leveydestä, eli suodattimien mitoituksesta.

Keksinnön kohteena on edelleen ilmaisinpiiri, jonka avulla keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa. Kek-5 sinnön mukaiselle ilmaisinpiirille on tunnusomaista, että piiri käsittää kytkinvälineen, jossa on vastaanotettaville signaaleille vasteellinen tulo, ja jossa on useita lähtöjä sekä välineet tulon kytkemiseksi vuorottelevasti kuhunkin lähtöön kytkinvälineelle syötettävän kellopulssin tahdista-10 mana, välineet kellopulssin syöttämiseksi kytkinvälineelle, jolloin olennaisesti yhden detektoitavan vaihtovirtasignaa-lin kellojakson aikana on kytkinvälineen tulo kytketty kerran kytkinvälineen jokaiseen lähtöön, kytkinvälineen lähdöille vasteelliset suodatinvälineet, kytkinvälineen 15 lähdöistä saatavien signaalien suodattamiseksi, ja kompa-raattorivälineet suodatinvälineiden lähdöistä saatavien signaalien vastaanottamiseksi, ja ennalta määrätyn signaalin tuottamiseksi ja syöttämiseksi edelleen kun jonkin vastaanotetun signaalin jännitetaso ylittää ennalta määrä-20 tyn rajan tai kun kahden vastaanotetun signaalin välinen jännite-ero ylittää ennalta määrätyn rajan.

:·. Keksinnön mukaisen ilmaisinpiirin merkittävin etu on : _· detektointitaajuuden muuttamisen yksinkertaisuus. Detek- tointitaajuus on keksinnön mukaisessa ilmaisinpiirissä '; 25 suoraan verrannollinen kytkinvälineelle syötettävän kello- ··*! pulssin taajuudelle, jolloin sen muuttaminen ei vaadi muita • « toimenpiteitä kellopulssin taajuuden muuttamisen lisäksi.

·.· Detektointitaajuuskaistan leveyden säätö on myös hyvin yksinkertainen toteuttaa. Kyseinen kaistanleveys riippuu 30 nimittäin suoraan suodatinvälineen mitoituksesta, jolloin suodattimen jyrkkyyttä muuttamalla voidaan kaistanleveys \'.t optimoida halutulla tavalla.

Esimerkiksi puhelinkeskuksen maksunosoitussykäyksiä detektoivassa ilmaisinpiirissä on detektointitaajuutta 35 kyettävä muuttamaan helposti, koska tällä hetkellä on puhe- 4 99166 linverkoissa yleisesti käytössä kaksi eritaajuista mak-sunosoitussignaalia, jotka molemmat ovat 200 mV - 2 V vaih-tovirtasignaaleja, mutta toisen taajuus on 12 kHz ja toisen taas 16 kHz. Keksinnön mukaista ilmaisinpiiriä voidaan näin 5 ollen käyttää molemmissa tapauksissa hyvin yksinkertaisilla muutostoimenpiteillä, esimerkiksi muuttamalla ohjelmallisesti piirille syötettävän kellopulssin taajuutta.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja ilmaisinpiirin edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä 10 patenttivaatimuksista 2 - 3 ja 5 - 7. Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin erään keksinnön raukaisen edullisen suoritusmuodon avulla viitaten oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää lohkokaaviota keksinnön mukaisen ilmaisinpiirin eräästä edullisesta suoritusmuodosta, ja 15 kuvio 2 havainnollistaa kuvion 1 kytkinvälineen lähdöistä saatavia jännitteitä.

Kuvio 1 esittää lohkokaaviota keksinnön mukaisen ilmaisinpiirin ensimmäisestä edullisesta suoritusmuodosta. Kuviossa 1 esitetty ilmaisinpiiri on liitetty parijohdon a-20 b avulla analogisen liitännän omaavaan puhelinkeskukseen, jolloin sen avulla voidaan detektoida keskuksen parijohdon a-b välityksellä välittämä signalointi. Kuviossa 1 esitetty ; ,· piiri kykenee detektoimaan maksunosoitussykäykset, soit- tosignaalit, parijohdon polariteetin sekä katkokset puhe-‘‘ 25 linkeskukselta välittyvässä syöttövirrassa, jonka jälkeen ··*! detektoidut signaalit koodataan kolmeen bittiin detO, detl • · » ·♦·· ja det2 ennen kuin ne välitetään PCM-multiplekserille.

• · ’.· ’ Kuvion 1 tapauksessa puhelinkeskukselta tuleva pa- rijohto a-b on kytketty ylipäästötyyppiseen differentiaali-30 vahvistimen AMP tuloon. Differentiaalivahvistin AMP on mitoitettu siten, että sillä voidaan vastaanottaa sekä j*., voimakkaita, pientaajuisia soittosignaaleja (110 Vac, 25 .·;· Hz) , että heikkoja maksunosoituspulsseja (200 mV - 2 V, 12 KHz) . Differentiaalivahvistimen lähdöstä saatavat signaalit 3 5 syötetään DC-katkaisukondensaattorin Cl kautta kytkinväli- 5 99166 neen MUX tuloon 0.

Kuviossa 1 esitetty kytkinväline MUX on multiplekseri, jossa on yksi tulo 0 sekä neljä lähtöä 1-4, joihin kytkinvälineen tulo 0 on vuorottelevasti kytketty sille 5 syötettävän kellopulssin tahdistamana. Kuvion 1 tapauksessa kytkinvälineelle syötettävä kellopulssi muodostuu kahdesta signaalista, joista toisen taajuus on 12 kHz (sama kuin detektointitaajuus), ja toisen taajuus 24 kHz (kaksi kertaa suurempi kuin detektointitaajuus). Kyseisiä signaaleja 10 syötetään kytkinvälineelle MUX tulojen CLK1 ja CLK2 kautta.

Kytkinvälineen lähdöistä 1-4 saatavat signaalit suodatetaan suodattimilla 6, jonka jälkeen suodatetut signaalit syötetään edelleen komparaattorivälineille 7. Suodattimet 6 voivat olla esimerkiksi RC-suodattimia.

15 Komparaattorivälineet 7 tuottavat ja syöttävät edel leen ennalta määrätyn signaalin detO, kun suodatinvälinei-den 6 lähdöstä saatavien signaalien jännitetaso ylittää ennalta määrätyn vertailutason. Tämän vertailun komparaattorivälineet 7 suorittavat, joko vertaamalla keskenään kah-20 desta suodatinvälineestä 6 saatavaa signaalia, tai vertaamalla kunkin suodatinvälineen 6 lähdöstä saatavaa signaalia :·. maapotentiaaliin.

; ,· Kun puhelinkeskus välittää pari johdon a-b välityksel- lä 12 kHz maksunosoitussykäyksen ilmaisinpiirille integ- ' ; 25 roituu suodattimien 6 yli vakiosuuruisia mutta keskenään ···· erisuuruisia jännitteitä (vertaa kuvio 2) . Komparaattorivä- • · - ···! lineet 7 havaitsevat jännitteiden muutoksen ja syöttävät • · edelleen ennalta määrätyn signaalin detO lähtönsä kautta merkiksi siitä, että maksunosoitussykäys on havaittu. Tämä 30 signaalin PCM-multiplekseri havaitsee lähdön detO tilan muutoksena.

Kuviossa 1 esitetty ilmaisinpiiri kykenee lisäksi 1 detektoimaan parijohdon a-b polariteetin, soittosignaalin sekä katkoksen parijohdon a-b kautta välittyvässä syöttö-35 virrassa. Tätä tarkoitusta varten kuvion 1 ilmaisinpiiri 6 99166 käsittää alipäästösuodattimen 5, detektorit 8 ja 9, DC-kat-kaisukondensaattorin C2 sekä kooderin 10. Kooderi 10 koodaa edellä mainitut tilat kahteen bittiin detl ja det2, jotka ilmaisinpiiri välittää edelleen PCM-multiplekserille.

5 Bittien detl ja det 2 arvot ilmenevät seuraavasta taulukosta :

Tila detl det2 pol+ 0 1

Keskeytys 1 0 10 pol- 1 1

Soitto 0 0

Kun puhelinkeskukselta välittyy soittosignaali merkitsee tämä, että parijohdon a-b välinen jännite muuttuu 15 tietyllä taajuudella. Kyseisen muutoksen ansiosta tämä signaali ylittää kondensaattorin C2, jolloin detektori 9 havaitsee soittosignaalin. Kooderi 10 asettaa tällöin lähtöjen detl ja det2 arvoksi 0 soittosignaalin negatiivisen vaiheen (pol-) ajaksi. Soittosignaali ei näin ollen ole • ·

• I

' 20 pysyvä tila vaan PCM-multiplekserissä on oltava prosessori . tai vastaava, joka valvoo bittien detl ja det2 arvojen '·/·/ muuttumista soittosignaalin tunnistamiseksi.

Ί Katkokset ja polariteettimuutokset parijohdossa a-b »··· ·· ilmaisinpiiri havaitsee detektorilla 8. Kooderi asettaa ···· .1.1 25 tällöin detl ja det2 arvot edellä olleen taulukon mukaises- • · ti. Kondensaattori C2 estää detektoria 9 detektoimasta katkosta tai parijohdon polariteettia.

Kuvio 2 havainnollistaa kuvion 1 kytkinvälineen lähdöistä saatavia jännitteitä. Kuviossa 2 on esitetty • · ' 1 30 puhelinkeskuksen tuottama maksunosoituspulssi kahden kello- jakson ajalta. Kuvion 2 vaaka-akseli kuvaa aikaa t, ja j pystyakseli jännitettä U. Koska kuviossa 1 esitetyn kytkin- ♦ • · · • » # 7 99166 välineen MUX tulo 0 on kytketty kerran jokaiseen siinä olevaan lähtöön olennaisesti yhden detektoitavan signaalin, eli tässä yhteydessä maksunosoitussykäyksen, kello-jakson aikana, merkitsee tämä, että sama "osa" maksunosoi-5 tussykäyksestä syötetään aina ulos samasta kytkinvälineen lähdöstä. Kuviossa 2 on pystyviivoin ja numeroin havainnollistettu minkä "osan" maksunosoitussykäyksestä kytkin-väline MUX syöttää ulos eri lähdöistä 1-4. Kuviossa 1 esitettyjen suodattimien 6 yli integroituu näin ollen va-10 kiosuuruisia, mutta erisuuruisia jännitteitä, jotka kompa- raattorivälineet 7 havaitsevat.

Jos kytkinvälineelle syötettävän kellopulssin taajuus ei ole täsmälleen detektoitavan signaalin taajuuden monikerta merkitsee tämä, että suodattimien yli integroi-15 tuvat jännitteet eivät pysy vakiosuuruisina vaan ne muut tuvat hiukan ajan myötä. Jos poikkeama on pieni ovat jän-nitemuutokset kuitenkin olemattomia, jolloin aina jokin komparaattoreista kykenee havaitsemaan jännite-eron. Jos poikkeama sitävastoin on suuri, on kyseessä jokin toinen 20 kuin detektoitavaksi tarkoitettu signaali (detektointitaa- juuskaistan ulkopuolella), merkitsee tämä, että jännitteet eivät pysy vakiosuuruisina, jolloin suodatin (6) ei päästä lävitseen kyseessä olevaa signaalia, ja että jokaisen suodattimen yli muodostuu olennaisesti sama jännite, eivätkä 25 komparaattorivälineet kykene havaitsemaan jännite-eroa.

”*j On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja sii- hen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnoi- « · ’·* listamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammattimiehille tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja 30 muunnelmat ilman että poiketaan oheisissa patenttivaati muksissa esitetyn keksinnön suojapiiristä ja hengestä, j '· Esimerkiksi kytkinvälineen lähtöjen lukumäärä ei ole ra jattu neljään, vaan keksinnön mukaisessa ilmaisinpiirissä voidaan edullisesti käyttää esimerkiksi sellaista kytkin-35 välinettä, jossa on kuusi tai kahdeksan lähtöä.

Claims (7)

8 99166

1. Menetelmä ennalta määrätyn taajuisen vaihtovir-tasignaalin läsnäolon detektoimiseksi vastaanotettavasta 5 signaalista, tunnettu siitä, että syötetään mainittu vastaanotettava signaali kytkin-välineen (MUX) tuloon (0), joka kytkinväline käsittää useita lähtöjä (1 - 4) sekä välineet tulon kytkemiseksi vuorottelevasti kuhunkin mainittuun lähtöön (1 - 4) kyt-10 kinvälineelle syötettävän kellopulssin tahdistamana, syötetään kellopulssia kytkinvälineelle (MUX), jolloin kellopulssin taajuus valitaan siten, että kytkinväli-neen tulo (0) on kytketty kerran jokaiseen kytkinvälineen lähtöön (1- 4) olennaisesti yhden detektoitavan signaalin 15 kellojakson aikana, suodatetaan kytkinvälineen lähdöistä saatavia signaaleja, valvotaan suodatettuja signaaleja, ja ilmaistaan detektoitavan signaalin läsnäolo, kun 20 jonkin valvottavan signaalin jännitetaso ylittää ennalta määrätyn rajan tai kun kahden valvottavan signaalin välinen jännite-ero ylittää ennalta määrätyn raja-arvon,

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu detektoitava signaali on 25 puhelinkeskuksen parijohdon (a - b) välityksellä välittämä ,:. maksuosoitussykäys.

***.’ 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kytkinvälineen (MUX) läh- • » * ’·’ ’ döistä (1-4) saatavat signaalit suodatetaan RC-suodatti- 30 millä.

4. Ilmaisinpiiri ennalta määrätyn taajuisen vaihto- virtasignaalin detektoimiseksi vastaanotettavista signaaleista, tunnettu siitä, että piiri käsittää kytkinvälineen (MUX), jossa on vastaanotettaville 35 signaaleille vasteellinen tulo (0), ja jossa on useita lähtöjä (1-4) sekä välineet tulon kytkemiseksi vuorotte levasti kuhunkin lähtöön kytkinvälineelle (MUX) syötettä- 9 99166 vän kellopulssin tahdistamana, välineet kellopulssin syöttämiseksi kytkinvälineel-le, jolloin olennaisesti yhden detektoitavan vaihtovir-tasignaalin kellojakson aikana on kytkinvälineen (MUX) 5 tulo (0) kytketty kerran kytkinvälineen jokaiseen lähtöön (1 - 4), kytkinvälineen (MUX) lähdöille vasteelliset suo-datinvälineet (6), kytkinvälineen lähdöistä (1-4) saatavien signaalien suodattamiseksi, ja 10 komparaattorivälineet (7) suodatinvälineiden (6) lähdöistä saatavien signaalien vastaanottamiseksi, ja ennalta määrätyn signaalin (detO) tuottamiseksi ja syöttämiseksi edelleen, kun jonkin vastaanotetun signaalin jännitetaso ylittää ennalta määrätyn rajan tai kun kahden vas-15 taanotetun signaalin välinen jännite-ero ylittää ennalta määrätyn rajan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen ilmaisinpiiri, tunnettu siitä, että piiri on kytketty analogisen liitännän omaavaan puhelinkeskukseen parijohdon (a-b) vä-20 lityksellä, jolloin piiri käsittää differentiaalivahvis timen (AMP), jonka tuloihin mainittu parijohto (a-b) on kytketty, ja jonka lähtö on kytketty mainitun kytkinvälineen (MUX) tuloon (0), edullisesti suodatinvälineen ja kondensaattorin (Cl) välityksellä.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen ilmaisin- • · piiri, tunnettu siitä, että ilmaisinpiiri on jär-**’! j estetty detektoimaan puhelinkeskuksen välittämiä mak- "* sunosoitussykäyksiä. • r «

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen il-30 maisinpiiri, tunnettu siitä, että piiri edelleen käsittää detektointivälineet (8, 9, C2) parijohdon (a-b) polariteetin detektoimiseksi, soittosignaalin detektoimi-: seksi ja katkon detektoimiseksi puhelinkeskuksen pari joh toon (a-b) syöttämässä virrassa, sekä koodainvälineen . 35 (10), polariteettia, soittosignaalia ja katkosta osoit- tavan kaksibittisen (detl, det2) signaalin tuottamiseksi ’·/’ ja syöttämiseksi edelleen. 10 99166