IT8224959A1

IT8224959A1 - Disposizione di protezione di carico

Info

Publication number: IT8224959A1
Application number: IT1982A24959A
Authority: IT
Original assignee: Gte Automatic Electric Incorporated
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1982-12-23
Publication date: 1984-06-23
Also published as: BE895453A; IT8224959A0; US4394703A; IT1153882B; CA1182168A

Description

DESCRIZIONE dell 'invenzione industriale dal titolo:

"DISPOSIZIONE DI PROTEZIONE DI CARICO"

RIASSUNTO

E' illustrata una disposizione di protezione di carichi multipli, alimentata da una sorgente di potenza continua (cc) singola. Ciascun carico viene sorvegliato tramite un circuito di protezione separato. La rivelazione di una condizione di sovraccorente associata con uno dei carichi . far? s? che il circuito di protezione associato abbia ad assumere uno stato di non conduzione e a fornire una indicazione visiva di esso. Mezzi di ripristino comuni abilitati periodicamente sono previsti per ripristinare la conduzione a circuiti di protezione non conduttori successivamente alla rimozione della causa di sovraccorente.

TESTO DELIA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda in generale impianti telefonici a tasti, e, piu particolarmente, la protezione di strumenti di apparecchi di un impianto telefonico elettronico a tasti

Gli impianti telefonici a tasti sono ben.noti nella tecnica. Quando in tali impianti viene post'a o ricevuta una chiamata, lo strumento?d?apparecchio d'abbonato viene normalmente collegato alla centrale o centro di commutazione telefonica tramite due conduttori metallici (conduttori di trasmissione) disposti in modo da formare un doppino d'abbonato. Questo doppino include potenza di batteria attraverso un rel? di alimentazione di batteria convenzionale, o dispositivo elettronico similare,per eccitare lo strumento,d'apparecchio, come pure la capacit? di trasportare in entrambi i sensi segnali audio. Protezione dai cortocircuiti nel doppino d 'abbonato ? fornita in un s?mile impianto dal rel? d'alimentazione di batteria o da un dispositivo elettronico.

Metodi simili a ciucili impiegati nella centrale vengono usati per alimentare potenza agli,apparecchi telefonici a tasti quando in un impianto o sistema a tasti ? prevista comunicazione fra gli apparecchi talvolta chiamata servizio "intercom*' o intercomunicante. Un impianto di questo tipo ? descritto nel brevetto statunitense n. 4.010.332.rilasciato il 1? marzo 1977 a Coy Edwin Matheny. Questo brevetto descrive un metodo per alimentare potenza ad un apparecchio di un impianto telefonico a tasti su due conduttori di trasmissione da una sorgente di potenza attraverso apparecchiatura di bilanciatura di linea, ecl uno stabilizzatore tipo serie di protezione del doppino. Questo rappresenta un metodo di protezione generalmente soddisfacente quando l?apparecchio protetto ha un requisito di potenza molto basso.

Recentemente microprocessori seno stati inclusi negli apparecchi telefonici a tasti per l?attuazione di nuove caratteristiche. Questi apparecchi telefonici a tasti dotati di microprocessori richiedono quantit? di potenza sostanzialmente maggiori di quelle richieste dai tipi noti di atrumen ti d'apparecchi di un impianto a tasti, rendendo cos? impossibile la protezione tramite i mezzi summenzionati a causa dell'ampia e costosa dissipazione di calore che sarebbe richiesta per gli elementi di passaggio impiegati.

Un altro metodo per fornire protezione da condizioni di sovraccorente, richiedendo al tempo stesso un minor assorbimento di calore di un elemento di passaggio come ad esempio un transistor di potenza consiste nell?impiego di limitazione di corrente a valore minimo o cosiddetta folbadc, come ? insegnato nel brevetto statunitense n. 3*940.572 rilasciato il 24 febbraio 1976 a Robert L. Burg?ss. Questo metodo richiede una minore dissipazione di calore del transistor della precedente semplice tecnica di limitazione a corrente costante, poich? la corrente di cortocircuito di uscita viene ridotta ad dna frazione della corrente di pieno carico d 'uscita.

Questo metodo, tuttavia, ? indesiderabile quando impiegato con strumenti di apparecchi telefonici a tasti contenenti una microprocessore, poich? questo tipo di circuito di protezione, una. volta che sia eccitato da una condizione di sovraccorrente, richiede generalmente stacco momentaneo dell?apparecchio per ripristinare la potenza dell'apparecchio stesso.

Ancora un altro metodo per l'alimentazione di uno strumento d'apparecchio telefonico a tasti, in grado di fornire nel contempo protezione da condizioni di guasto di sovrac corente, pu? essere attuato tramite l'impiego del circuito descritto in "Circuita Por jEngineers", edito da Samuel Weber (pagina 311). Questo circuito non ridente dell'alimentazione precedentemente citata, poich?, in seguito alla rivelazione di una condizione di sovraccorrente, il circuito commuta il suo transistor di passaggio completamente allo . stat? di spegnimento,eliminando cos? dissipazione di potenza attraverso il transistor e quindi la necessit? di avere dissipazione di calore relativamente al transistor di passaggio. In aggiunta,questo circuito include dei mezzi per ritardare la commutazione in spegnimento del circuito in seguito alla rivelazione iniziale di una condizione di sovraccarico, impedendo cos? la commutazione in spegnimento o diseccitazione del circuito a causa di condizioni di sovraccorrente momentanee. Tale struttura, tuttavia, ? indesiderabile polche il ripristino del circuito pu? essere ottenuto solo scollegando momentaneamente il carico oppure disabilitando il circuito tramite il suo conduttore d'ingresso. Quando collegati in un circuito di protezione multiplo ed in una disposizione di carico pilotata mediante un segnale di ripristino comune come viene fatto nella presente invenzione ?tale tecnica di ripristino del circuito determinerebbe in modo indesiderab mutazione in spegnimento momentanea di tutti i circuiti di protezione, sia che essi siano sovraccaricati sia che non lo siano.

Perci?, lo scopo della presente invenzione ? quello di fornire una disposizione di protezione di carico nuova e perfezionata in grado di eliminare gli inconvenienti summenzionati.

La presente invenzione consiste in un circuito di protezione disposto fra una sorgente di potenza continua o cc a 4S volt ed uno strumento-d'apparecchio di un impianto telefonico a tasti consumante potenza. Il circuito di protezione contiene un transistor di passaggio ed un resistore sensore di corrente collegati in serie nel perc?rso di ritorno di massa dell'alimentatore. Un resistore ? disposto fra l'alimentazione di polarizzazione cc ed il transistor di passaggio, e condiziona quest'ultimo per consentire il passaggio di corrente. Un transistor di comando ? collegato fra massa ed il transistor di passaggio include un ingresso di comando collegato al resistore sensore di corrente.

Un circuito di retroazione contenente ufc restatore ed un diodo in serie ? previsto tra il transistor di passaggio e l'ingresso del transistor di comando. Da ultimo, la presente invenzione include un circuito di ripristino costituito da un transistor collegato fra massa ed il circuito di retroazione attraverso un diodo, ed un resistore in serie con l'ingresso del transistor.

La presente invenzione opera per alimentare potenza a ciascun apparecchio di un impianto telefonico a tasti attraverso un circuito di protezione associato. Corrente attraverso il resistore di polarizzazione, il transistor di passaggio ed il resistore sensore manda in saturazione il transistor consentendo a corrente di passare attraverso di esso cos? da alimentare il carico. Il passaggio di corrente di corico attraverso il resistore sensore fa s? che abbia ad essere sviluppato un segnale il quale, se sufficientemente piccolo, non sar? rilevato dal transistor di comando, consentendo cos? al circuito di protezione di rimanere conduttore. Se, tuttavia, il transistor di comando rileva il segnale sviluppato, come ad esempio quando la corrente di carico aumenta oltre un livello predeterminato durante un sovraccarico, allora esso commuter? parzialmente in accensione ed assorbir? parte della corrente di polarizzazione del transistor di passaggio* Di conseguenza, il transistor di passaggio uscir? di saturazione e limiter? la corrente di carico facendo in modo che un segnale abbia ad essere sviluppato nel percorso di retroazione. Il segnale del percorso di retroazione favorir? la corrente di carico sviluppata dal segnale rivelato dal transistor eli comando nel commutare completamente in.accensione tale transistor, cos? da dissipare tutta la corrente di polarizzazione verso massa. Senza corrente di polarizzazione fornita ad esso, il transistor di passaggio sar? commutato in spegnimento, arrestando il passaggio di corrente attraverso il carico.

Impulsi di ripristino sono distribuiti a ciascun circuito di protezione attraverso diodi di isolamento da una sorgente di impulsi a ciclo di intermittenza molto lasso verificantisi periodicamente (rapporto fra periodo di accensione e periodo di spegnimento). Gli impulsi tentano di ripristinare i circuiti di protezione che sono stati sovraccaricati, ma non influenzano gli altri circuiti. Quando l'impulso di ripristino inizia, esso commuter? in accensione il transistor del circuito di ripristino, assorbendo tutti i segnali sviluppati nel percorso di retroazione dei circuiti di protezione sovraccaricati, e consentendo a questi circuiti di condurre ancora una volta e rilevare la corr?nte di carico come ? stato descritto precadentemente . Se la corrente rilevata ? maggiore di un valore predeterminato,allora il aircuito di protezione funzioner? come una sorgente limitata in corrente finche la porzione "on" dell'impulso di ripristino non termina; in corrispondenza di tale momento il circuito di protezione riassumer? il suo stato "commutato in spegnimento". Se la corrente rilevata ? inferiore a.l valore predeterminato, allora il circuito di protezione assumer? uno stato completamente conduttore e non ooirnuuter? in spegnimento quando l'impulso di ripristino termina .

Un diodo emettitore di luce incluso nel circuito di protezione fornisce un'indicazione visiva dello stato del circuito di protezione. In altre parole il d?odo emettitore di luce si accender? per indicare un circuito di protezione che ? "commutato allo stato di spegnimento" a causa di un sovraccarico, il diodo in caso contrario essendo spento*

Il disegno accluso illustra.uno schema circuitale di massima della forma di realizzazione preferita dell'invenzione della richiedente?

Viene fatto ora riferimento al disegno, in cui seno rappresentati pi?.c?richi, contrassegnati come CARICO 1 fino a CARICO N,ciascuno collegato tramite un primo conduttore ad una sorgente comune di potenza cc a 48 Volto Massa viene fornita separatamente ai carichi tramite un secondo conduttore di ciascuno, attraverso circuiti'di pr?tezio ne rispettivi*

Il primo circuito di protezione ? stato rappresentato in modo dettagliato nel disegno, e si deve tener presente che esso rappresenta il CIRCUITO 1, i circuiti ? protezione da 2aN essendo circuitalmente simili e rappresentati da rettangoli contrassegnati rispettivamente con CIRCUITO 2 fino a circuito N.

Viene ora fatto riferimento alla parte del disegno indicata con CIRCUITO 1, illustrante il secondo conduttore di CARICO 1 collegato al collettore del transistor di passaggio Q1. Il transistor di passaggio Q1 ha pure il suo emettitore collegato a massa attraverso il resistore sensore di corrente R4 e la sua base collegata ad una raa3sa comune contrassegnata da?lalimentazione di potenza di polarizzazione a 5 Volt'*(non rappresentata) attraverso il resistore di polarizzazione R1. Il transistor di comando Q2 .ha il collettore collegato alla base del transistor di passaggio Q1f e la sua base collegata alla estremit? non collegata a massa del resistore sensore di corrente R4 ed il suo emettitore collegato a massa*

Il resistore R2 ? collegato al collettore del transistor di passaggio Q1 tramite un suo primo capo e al catodo del diodo emettitore di luce 1 tramite il:suo secondo capo. L'anodo del diodo emettitore di luce LED 1 ?'collegato alla base del transistor d? comando Q2, Il condensatore C1 ha un primo capo collegato a massa, ed il secondo capo collegato al punto comune del resistore R2 e del diodo emettitore d? luce LED 1. Il diodo CR1 ha il suo anodo collegato al capo non a massa del condensatore 01, il suo catodo essendo collegato come in seguito indicato.

Il condensatore G2 ha un primo capo collegato a massa ed il secondo capo collegato al collettore del transiator di passaggio Q1. Il diodo CR2 ? collegato alla sorgente di potenza a 48 volt cc tramite il suo catodo ed al collettore del transistor di passaggio Q1 tramite il suo anodo. Il diodo CR3 ha il suo catodo collegato al collettore del transistor di passaggio Q1 ed il suo anodo collegato a massa .

Facendo ora riferimento al disegno completo della presente invenzione, ? previsto un circuito di distribuzione di segnali di ripristino per distribuire impulsi di ripristino con ciclo di intermittenza di approssimativamente il 3% da una sorgente (non mostrata) a ciascun circuito di protezione. Il circuito distributore di segnali di ripristino ? costituito dal transistor Q3 e dal resistore R5 disposti con l'emettitore del transistor Q3 collegato a massa, il suo collettore collegato ai catodi di ciascun diodo CR1 dei circuiti di protezione e la sua base collegata ad un primo capo di un resistore R5. Il secondo capo del resi3tore R5 ? collegato alla sorgente summenzionata di impulsi a basso ciclo di intermittenza.

Facendo ora nuovamente riferimento a CIRCUITO 1 del disegno, sar? descritto il funzionamento del circuito di protezione. Il CIRCUITO 1 di protezione ? normalmente condizionato per condurre corrente* Per consentire ci?, il transistor di passaggio Q1 ? polarizzato nel modo a conduzione ti-amite un 'alimentazi?ne di polarizzazione di 5 volt cc comune (non rappresentata) creante un passaggio di corrente dal terminale a 5V attraverso il resistore R1, la giunzione "baseemettitore del transistor Q1, il resistore R4 di passaggio fino

di corrente/ a massa. CIRCUITO 1 controlla la corrente passante attraverso il CARICO 1 dirigendo la corrente attraverso il transistor di passaggio Q1 ed il resistore R4 sensore,di corrente. Quando una maggior corrente viene assorbita dal CARICO 1, un potenziale aumentato sul resistere R4 ? rilevato dal transistor di comando Q2 attraverso il resistore di isolamento R3.

Limitazione della corrente del circuito di protezione avr? luogo quando la corrente di carico supera un valore predeterminato, a titolo esemplificativo 300 miliampere, in corrispondenza del qual punto il segnale sviluppato sul resistore R4 raggiunge un livello sufficientemente elevato da far commutare in accensione il transistor di comando Q2. Quando il transistor di comando Q2 inizia a condurre, esso deriver? o shunter? una parte della corrente di polarizzazione del transistor Q1 facendo s? che il transistor di passaggio Q1 abbia a portarsi fuori della saturazione e a limitare la corrente fatta passare da esso ad un valore predermineto<> Quando il transistor di passaggio Q1 si porta fuori saturazione, la sua tensione di collettore aumenta, determinando un passaggio di corrente dal collettore del transistor Q1 attraverso un percorso di retroazione costituito dal resistore E2 e dal diodo emettitore di luce LED1 in serie a massa attraverso la giunzione taso-emettitore del transistor di comando Q2. II segnale sviluppato sul percorso di retroazione integra il segnale sviluppato sul resistore R4 sensore di corrente nel far commutare in accensione il transistor di. comando Q1, il che fa ulteriormente diminuire la polarizzazione del transistor di passaggio Q1 spegnendo completamente il transistor di passaggio Q1, togliendo cos? potenza dal CARICO 1? I componenti dei percorsi di retroazione e di rilevazione di corrente sono scelti in modo tale che, quandp il transistor di passaggio Q1 commuta in spegnimento, la velocit? con la quale un segnale viene sviluppato nel percorso di retroazione b maggiore della velocit? con la quale il segnale d? rilevazione di corrente sul resistore R4 decade,,

Il condensato C1 ritarda lo sviluppo di segnali nel percorso di retroazione per impedire che condizioni di aovraccorente momentanee accettabili abbiano a far commutare in spegnimento il circuito di protezioneP II condensatore C2 impedisce oscillazione di alta frequenza, quando n CIRCUITO 1 limita e commuta completamente in spegnimento,come ? stato descritto precedentemente. I diodi CR2 e CRJ limitano le tensioni indotte sul carico a quelle tensioni comprese fra la sorgente di potenza a 48 Volt oc e a massa,

Quando si trova in uno stato di protezione o '?commutato in spegnimento" a causa di un sovraccarico prec dente, CIRCUITO 1 ricever? impulsi di ripristino di inse zione potenza da una sorbente di segnali di ripristino (???' rappresentata) attraverso il circuito di distribuzione dei segnali di ripristino che ? comune a tutti i circuiti di protezione, ed il diodo CR1, che ?'comune solo a CIRCUITO 1. L'impulso di ripristino di'inserimento potenza, quando si verifica, disabilita il segnale di retroazione -di CIRCUITO 1 consentendo al transistor di comando Q2 di commutare in spegnimento e consentendo in tal modo al 'transistor Q1 di passaggio di corrente di essere polarizzato in conduzione tramite la sua alimentazione di polarizzazione. CIRCUITO 1 funzioner? quindi in un modo a limitazione di corrente come ? stato descritto precedentemente per la durata dell'impulso di ripristino, se esiste ancora una condizione d? sovraccorentec Se CARICO 1 determina corrente attraverso il circuito, allora un segnale insufficiente sar? rilevato dal transistor di ' comando Q2 attraverso il realatore-sensore R4o II transistor di comando Q2 .rimarr? in tal-modo spento'consentendo al transistor di passaggio Q1 di saturarsi impedendo lo sviluppo di un segnale nel percorso di retroazione. Nessun cambiamento avr? luogo quando l'impulso di ripristino termina ed il circuito di protezione rimarr? nel modo a conduzione.

Risulter? ovvio agli esperti,del ramo che.numerose modifiche della presente invenzione possono essere realizzate

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Circuito di protezione per l'impiego fra yna prima sorgente di potenza continua (ce) ed un carico, comprendente:

mezzi di passaggio di corrente collegati fra il. carico e la sorgente ce;

mezzi di polarizzazione cc collegati ai mezzi di passaggio di corrente, condizionanti i mezzi di passaggio di corrente a condurre attraverso di essi corrente dalla prima,sergente di potenza cc al carico;

mezzi sensori collegati ai mezzi di paesaggio di corrente;

mezzi di comando collegati ai mezzi sensori ed ai mezzi di passaggio di corrente, attivati inizialmente in risposta alla rilevazione di un passaggio di corrente . in eccesso rispetto ad.un valore predeterminato, dalla prima sorgente al carico mediante i mezzi?sensori, pef attivare i mezzi di passaggio d? c?rrente per limitare il passaggio di corrente attraverso di esso; ,

e mezzi d? retroazione collegati fra ? m?zzi di passaggio di corr?nte e mezzi di comando, sviluppanti un segnale in risposta alla limitazione del passaggio di correni e attraverso i mezzi di passaggio di corrente, per rendere i mezzi di comando completamente attivati, ed in tal modo rendere inoperativi i mezzi di passaggio di corrente0

2. Circuito di protezione secondo la rivendicazione 1, in cui i m?zzi di passaggio di corrente sono costituiti da un transistor bipolare?

3. Circuito di protezione secondo la rivendicazione 1,in cui i mezzi di comando sono costituiti da un transistor bipolare.

4. Circuito di protezione secondo la .rivendica' zione 1 in cui i mezzi di retroazione comprendono un resistere ed un diodo collegati in serie0

5. Circuito di protezione secondo la rivendicauzione 4,in cui il diodo ? un diodo emettitore di luce fornente unti indicazione visiva dello stato dei mezzi di passaggio di corrente.

6. Circuito di protezione'secondo la rivendicazione 1, in cui mezzi sensori includono inoltre mezzi di isolamento funzionanti per*dirigere il segnale sviluppato dai mezzi di retroazione ai mezzi di comando.

7 Circui.to'di protezione secondo la rivendicazione 6,in cui' i mezzi di isolamento comprendono un resiatore .

8 Circuito di protezione secondo la rivendica ziose 1 in cui sono previsti mezzi temporizzatori poilegati ai mezzi di retroazione, e attivati per.ritardare il segnale sviluppato dai mezzi di retroazione, per almeno un periodo di tempo minimo predeterminato prima di rendere inoperativi i mezzi di passaggio di corrente.

9. Circuito di protezione secondo la rivendicazione 8,in cui i mezzi temporizzatori sono costituiti da un condensatore.

10. Circuito di protezione secondo la rivendicazione 1,in cui i mezzi di polarizzazione sono costituiti da una seconda sorgente di potenza cc.

11. Circuito di protezione secondo la rivendi-, cazione 1,in cui il circuito comprende inoltre mezzi di ripristino attivati in risposta al fatto che i mezzi di passaggio di corrente sono resi inoperativi per disabilitare lo sviluppo di segnale da parte dei mezzi di retroazione cos? da.render e riattivati i mezzi di passaggio di corrente?

12 . Circuito di protezione secondo la riu?ndicazione 11,in cui i mezzi di ripristino sono costituiti da un transistor bipolare.

13o Disposizione .per la protezione di carichi per l'impiego con una prima sorgente di potenza cc ed una pluralit?. di carichi, includente mezzi di ripristino,abilitati periodicamente ed una:pluralit? di circuiti di protezione, ciascuno collegato fra la prima sorgente ed un associato del carichi e ciascuno comprendente:

meszi di passaggio di corrente collegat il carico e la sorgente cc;

mezzi di polarizzazione ce collegati ai mezzi di passaggio di corrente, condizionanti i mezzi di passaggio di corrente a condurre attraverso di essi corrente dalla prima sorgente di potenza cc al carico;

mezzi sensori collegati ai mezzi di passaggio di corrente;

mezzi di comando collegati ai mezzi sensori ed ai mezzi di passaggio di corrente,attivati inizialmente in risposta alla rivelazione di un passaggio di corrente in eccesso rispetto al valore predeterminato,dalla prima sorgente al carico tramite i mezzi sensori, per attivare i mezzi di passaggio di corrente per limitare il passaggio di corrente attraverso di essi;

mezzi di retroazione collegati fra i mezzi di passaggio di corrente ed i mezzi,di comando, sviluppanti un1 segnale in risposta alla avvenuta limitazione del passaggio di corrente attraverso i mezzi di passaggio di corrente, per rendere i mezzi di comando completamente attivati, ed in tal modo rendere inoperativi i mezzi di passaggio di corrente ;

e mezzi di "bloccaggio di segnale colleganti i mezzi di retroazione ai mezzi di ripristino, attivati per condurre il segnale sviluppato dai mezzi di retroazione ai mezzi di ripristino,ma per bloccare 1 segnali da un qualsiasi altro circuito di potezione;

i mezzi di ripristino abilitati essendo attivati, in risposta al fatto che almeno uno dei mezzi di passaggio di corrente^lteso inoperativo, per disabilitare i mezzi di comando associati ed in tal modo rendere riattivati i mezzi di passaggio di corrente,,

14. Disposizione secondo la rivendicazione

13, in cui imezzi di ripristino son? costituiti da un transistor bipolare collegato ad una sorgente di impulsi periodici e in cui i mezzi di bloccaggio di segnale comprendono un. diodo?

15. Disposizione secondo la rivendicazione 13, in cui imezzi sensori includono inoltre mezzi di isolamento, funzionanti per dirigere il segnale sviluppato dai mezzi di retroazione ai mezzi di comando; e m.ezzi temporizzatori ' collegati ai mezzi di retroazione, attivati per ritardare?' il segnale sviluppato dai mezzi di retroazione per almeno un tempo predeterminato minimo prima di rendere inoperativi i mezzi di passaggio di corrente?

16. Disposizione secondo la rivendicazione 15, in cui? i mozzi di isolamento comprendono un resistore ed i mezzi temporizzatori comprendono un condensatore. ;