JPS6113796A - 回線を流れる電流の変動を検出するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、伝送線などの回線を流れる電流の検出装置に
関し、さらに詳しく言えば、電話回線上の直流電流の変
動を検出して、電話機のオフ・フック（応答）状態を検
出する装置に関するものである。

Ｂ、従来技術 例えば、加入者間の通話時間を記録するカウンタを作動
させるため、あるいはその他の様々な理由で、電話機の
オフ・フック状態を検出することがしばしば必要になる
。さらに一般的に言えば、電話回線を流れる電流値の変
化を検出すると役立つことがある。これ↓よ単に回線と
直列にインピーダンスを挿入し、その両端子間の電圧変
動を測定して行なうことができる。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 しかし、この解決方法では、実用上いくつかの困難が生
じる。その一つは、インピーダンスを追加したために被
呼加入者を接続する電話交換機の８力から見た回線イン
ピーダンスが増加し、したがって交換機の操作に関する
基準を充たすために。

この交換機に接続できる回線を短縮することが必要とな
る。その結果、その交換機のサービス・エリアが狭まる
という欠点が生じる。例えば、ある種の電話回線のイン
ピーダンスは１２０オーム／ｋｍである。既存の基準を
充たすには、交換機に接続される回線の総インピーダン
スが予定の値よりも小さくなくてはならず、従って使用
できる回線の長さ、ひいてはその交換機のサービス・エ
リアが制限されてしまう。回線中を流れる電流を測定す
るために回線に直列に１００オームを挿入すると、サー
ビス・エリアの半径はｌｋｍ程度に短縮されることにな
るが、このような値が容認できないことは明らかである
。

また、回線電流検出情報を使用する回路を、その回線か
ら絶縁しなければならないということもある。

この種の問題を解決する手段として、従来は光電式カッ
プラが使用されてきた。このような場合に使用される発
光ダイオードは回線電圧を１．４ボルト降下させる上に
、かかるカップラを使うと、コスト及び信頼性に問題が
生じることがある。

従って、本発明の目的は、回線に値の小さなインピーダ
ンスを直列に挿入する場合でも、回線中の電流変動を信
頼できる形で測定しうる装置を提供することにある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明では、電話回線と直列
に置かれたインピーダンス素子の両端子間に定電圧を印
刷する定電圧発生器と、この定電圧発生器から供給され
る電流の変動を測定する手段を設けることにより、電話
回線中を流れる電流の変動を検出するようにしている。

Ｅ、実施例 第２図は、本発明を電話装置に関連して図示した、単純
化した回路を示したものである。加入者１２の送受器の
うち送話器１０は、電話回線（ＬＬ）１６によって公衆
交換局、または電話局（ＣＸ）１４に接続されている。

電話局１４の出力部のインターフェース回路は、線路変
成器と呼ばれる低周波（Ｌ　Ｆ）変成器１８、結合コン
デンサ２０、ならびに抵抗器Ｒ８と誘導子Ｌ１、Ｒ２を
介して回線ＬＬに接続された４８ボルトの電池ｖｂとし
て概略的に示した電源２２を含んでいる。この電池は特
に送話器１０に供給すべき直流の回線電流を発生する。

送話器が発生した音声信号は、ＬＦ変成器１８を介して
宛先電話機（図示せず）に送られる。誘導子Ｌ１とＲ２
は高い交流インピーダンスを有し、これにより送話器１
０からのＬＦ倍信号電源２２の回路で失われるのを防止
する。

本発明の回路は、電話回線ＬＬ中の電流■、を測定する
ものであるが、２４に概略的に示しである。

、実際には、加入者１２が送受器を取り上げてスイッチ
２６が閉じたときに発生する電流工、の変動をここで検
出することが望ましい。回線ＬＬのインピーダンスはＲ
Ｌで示す。

＠線が休止状態にあるとき、すなわち送話器ｌＯが音声
電流を発生しないとき、測定装置２４が存在しなければ
、回線を流れる電流工、は次式に等しい。

ΣＲＲＯ＋ＲＬ＋ＲＴＳ ただし、ＲＴｓは送話器１０の抵抗である。

ＩＬが電流の方向にかかわらず１０ｍＡ以上変動して、
加入者１２の電話機のオブ・フック状態を示すとき、電
話装置が正しく動作する。（電話回線の導線断面積がど
の加入者も同じだと仮定すると、）加入者１２が電話局
１４から離れているほどＲＬの値が大きくなる。ｖｂと
Ｒ８とｊｅｔｓの値が既知であり、しかもＲ，の値が仕
様の範囲内にあるものとすると、ＲＬがとり得る最大値
を決定す乞ことができる。さらに、使用されている回線
の特性が既知であると、電話局１４とそれに接続さ九た
力Ｕ入音１２の間の許容可能な最大の回線長さを決定す
ることができる。

抵抗器を電話回線と直列に挿入すると、電話局と加入者
の間の許容可能な最大の・距離に悪影響を与える。従っ
て、測定装置２４によって回線ＬＬｉ直列に挿入された
インピーダンスｒを最小限に抑えることが必要である。

以下で説明する実施例では１０オームの抵抗器ｒを使用
する。回線ＬＬがインピーダンス１２０オーム／ｋｍの
ものであると仮定すると、回線電流検出器２４を挿入す
ることにより、電話局１４のサービス・エリアの半径が
Ｌｏｏｍだけ短縮されることに、なる。

次に第１図を参照するに、そこには検出器２４の実施例
が示されている。第１図の上部に示した抵抗器ｒは、１
０オームという選択された値をもち、回線Ｌ　Ｌ中の１
本の導線と直列に接続されている。本発明の回路は、抵
抗器Ｐの端子ＡとＢの間に、例えば１００ｍＶの予定の
電圧を供給する電圧発生器として働く。従って、この電
圧発生器から供給される電流は、抵抗器ｒを流れる回線
電流■Ｌの値に応じて変動する。今生器から供給される
電圧は実際には高周波（ＨＦ）（例えば１００　Ｋ　Ｈ
ｚ　）から誘導されるもので、高周波変成器２８の一次
側で発生し、その二次側で整流され、ろ波されてから端
子Ａ及びＢに印加される。この高周波は変成器２８の一
次側端子間に、−次側のリード線を１００　Ｋ　Ｈｚの
周波数で交互に接地するようなスイッチ回路ないしマル
チバイブレータ（ＭＶ）３０を接続することによって得
られるものである。

また、−次側のセンタ・タップは５１１オームの抵抗器
Ｒを介して直流電圧源の１つの端子に接続されている。

この電圧源から供給される電圧の値は、５ボルトである
ように選ばれている。所望の情報、すなわち回線ＬＬに
接続された送受器（図示せず）のオフ・フック状態を表
わす情報は、後で説明するようにＣの箇所で得られる。

用心のために、２２キロオームの抵抗器と４．７ｎＦの
コンデンサからなる、スイッチング雑音を除去するため
の低域フィルタがＣの箇所に設けられている。かくて、
所望の情報はＤの箇所で得られる。

変成器２８の二次側は２個のダイオードＤ１、Ｄ２から
なる全波整流器を駆動する。二次側のセンタ・タップは
端子Ｂに接続されている整流器の出力がフィルタ・コン
デンサＣ１を駆動する。このコンデンサの電極はそれぞ
れ点ＡとＢに接続されている。最後に、２個のダイオー
ドＤ３とＤ４が図のように互いに逆極性でコンデンサＣ
１の電極に接続されている。すなわち、Ｄ３の陰極とＤ
４の陽極がＣ１の一方の電極に接続され、Ｄ３の陽極と
Ｄ４の陰極がＣ１のもう一方の電極に接続されている。

動作を説明するに、送受器（図示せず）がオン・フック
のとき、電流工Ｌ＝０となる。従って変成器２８の二次
側は整流され且つろ波された高周波からの１０ｍＡを供
給し、これにより抵抗器ｒの端子Ａ、Ｉ３の間に１００
ｍＶの電圧を生じる。送受器をその受は台から持ち上げ
ると、電池ｖｂ（図示せず）から線電流■、が供給され
、抵抗器ｒを流れる。変成器２８の二次側の電流工Ｓは
、次のように定義することができる。

ただし、ダイオードＤ１とＤ２が存在するため、ＩＳは
常に０または正である。

この場合、次の２つの可能がある。

１、正の電流 例：　ＩＬ＝＋２０ｍＡ とすると、ｌ５＝Ｏとなる（実際には、−１ＯｍＡはＯ
ｍＡに制限される）。

２、負の電流 例：ＩＬ＝−２０ｍＡ Ｉｓ”＋３０ｍＡ ３１１オームの抵抗器Ｒが存在するため、−次側電流Ｉ
ｐは１０＋７＋Ａに制限されることに注意されたい。

この電流変動は変成器２８の一次側に反映され、従って
５１１オームの抵抗器Ｒを流れる電流に影響を与えるの
で、点ＣとＤにおける、すなわちこれらのいずれかの点
とアースとの間の電圧変動に反作用する。

言い換えれば、本発明の回路は高周波の生成を伴う直流
・直流電圧変換器を使用し、この変換器は比較的一定な
直流電圧を生成する。上記に説明した回路の場合、この
電圧は約１００ｍＶである。

この変換器を回線ＬＬと直列に接続された抵抗器ｒの両
端子間に接続すると、゛変換器から供給される電流は回
線電流ＩＬと組み合わされてｒの両端子間の電圧を一定
に保つように作用する。すなわち、ＩＬが変動すると、
変成器２８の二次側に与えられる電流ＩＳも変動するの
である。このような工ｓの変動が変成器２８の一次側に
反映され、その結果抵抗器Ｒを流れる電流Ｉｐに影響を
与える。これらの変動は点ＣとＤで検出される。このい
ずれかの点で求められている情報を収集することにより
１回線とその情報を検出するための装置の間の絶縁が変
成器２８によってもたらされる。

また、使用されている高周波信号は１００ＫＨｚの周波
数を有するから、残りの成分が回線ＬＬを介して送られ
ても、それは電話用帯域幅の範囲外にあるので通話に悪
影響はないはずである。

さらに電流工りの方向の如何にかかわらず、所望の情報
を検出しうろことに注意すべきである。

後で説明するように、本発明の回路は１例えば電池ｖｂ
の極の反転を示す、電流の方向転換をも非常に簡単に検
出することができる。

実際問題として、電話電信公社（ＰＴＴ）は、送受器が
オン・フック状態にある場合でも、”これが接続された
回線ＬＬ上に漏れ電流が存在することを許容している。

したがって、回線電流工、の値（方向は問わない）が予
定の値を越えていること、例えば ＩＬ≧１０　ｍ　Ａ であることを決定することにより、送受器のオフ・フッ
ク状態を検出することができる。

最後に、検出した情報は回路部品の経年変化とは無関係
である。これは望ましいことである。

ここで第３図を参照するに、そこには第２図の直流−直
流変換器と類似の基準回路を使用して、上記のすべての
目的を達成することができる回路が示されている。第３
図の回路は基本的には第２図のものと同じ回路１００、
電話回線ＬＬに１０オームの抵抗器ｒが挿入されていな
いことを除くと第２図のものと同じ基準回路１０２、及
び比較器１０４から構成されている。第３図には、以下
で説明する第４の回路１０６も示しである。

回路１０６は演算増幅器１０８を含んでいる。

その非反転（＋）入力は基準回路１０２の出力部りに接
続されて、反転（−）入力は交流電圧発生器（図示せず
）に接続されいる。この電圧発生器の周波数は、この例
では５００〜３０００　Ｈｚの範囲である。電圧発生器
の出力は抵抗器１１０の一方の端子に接続され、該抵抗
器の他方の端子は一対の抵抗器１１４．１１６を通して
直流電圧源（＋５ボルト）に接続され、また抵抗器１１
４、コンデンサ１１８及び抵抗器１２０を通して演算増
幅器１０８の（−）入力に接続されている。抵抗器１２
２は増幅器１０８の出力とその（−）入力の間にフィー
ドバック回路を確立する。かくて、回路１０６は加算器
として働らき、電圧発生器（図示せず）から供給される
５００〜３０００　Ｈｚの交流信号Ｖｒｅｆと、回路１
０２の出力Ｄ′で得られる電圧ＶｒｅｆＯとの和を形成
する。回路構成要素１１．０ないし１２２は、回線電流
ＩＬの変動を１０ｍＡとした場合、Ｖｒｅｆのピーク間
振幅が回路１００の点りに現われる電圧変動の振幅の２
倍となるように選択すべきである。もし電話電信公社（
ＰＴＴ）の要件がこれと異なれば、すなわち検出すべき
情報が回線電流の±１０ｍＡという最小変動に対応する
ものと異なれば、電圧Ｖｒｅｆの振幅はそれに応じて選
択すべきである。

かくて、演算振幅器１０８の出力には、次のような基準
電圧ＶＲＥＦが得られる。

Ｖ　ＲＥ　Ｆ　”　Ｖ　ｒ　ｅ　ｆ　Ｏ＋　Ｖ　ｒ　ｅ
　ｆ回路１０４は電圧比較器１２４を含む通常の比較で
ある。その（−）入力は回路１０６の出力部に接続され
るＶ　ＲＥ　Ｆ　Ｍ号を受は取り、（＋）入力は回路１
００の点りに接続されて分析すべき電圧ＶＤを受は取る
。

第４図には、分析すべき種々の信号が示されている。比
較器１０４に供給される電圧が第４図の上部に示しであ
る。電圧ＶＲＥＦは値ｖｒｅｆＯを中心値として振動す
る方形波Ｖｒｅｆとして表わされている。電圧ＶＤは、
異なる３つの可能性を示すように表わされている。すな
わち、２つの極端な場合には、ＶＤの相対的振幅はＶＲ
ＥＦのピーク値を越えるが、正（＋ＶＤ）または負（−
ＶＤ）になり得る。これは回線電流工、の方向が電源Ｖ
ｂ（第２図参照）の極性に依存するため、この回線電流
ＩＬが八からＢに、またはＢからＡに流れることを反映
したものである。一方、Ｉｓの方向（第１図参照）は変
わらない。かくて、電流■ｓは加入者の電話機（第２図
参照）のオン・フック状態を反映するように増加または
減少する。

最後に、第４図の上部に示した波形の中央部分は、電話
機がオン・フック状態にある（ＩＬ＝Ｏ）ときのＶＤを
表わす。

第４図の２行目は、第４図の上部に示したような入力信
号が電圧比較器１２４へ印加されたときにその出力で得
られる信号（ＶＯＵＴ）を示したものである。図示され
た波形の両端では、ＶＯＵＴは電話機のオフ・フック状
態に対応する一定の論理レベルに留まっている。このよ
うな論理情報は正または負である。その符号は電源ｖｂ
（第２図参照）の極性を反映したものである。かくて。

この論理情報を使用して上記の極性を決定したり、また
操作中のｖｂの極性の転換を検出することができる。第
４図の次の行には、波形の中央部分の拡大図が示されて
いる。これは論・理手段によってこの波形がどのように
処理できるかを示すためのものである。この方形波をサ
ンプルしてデータ処理手段（図示せず）で分析すること
により、ＶＯＵＴの一部が方形波であるかどうかを決定
する。

そうであれば、加入者の電話機のオン・フック状態を示
すことになる。こうすることにより、回線上の雑音のた
めにオフ・フック状態が誤って検出されるのを防止する
ことができる。

所与の基準回路（１０２，１０６）を複数の回線ＬＬま
たは回路（１００）と関連して使用することができるの
はもちろんである。

Ｆ０発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、Ｗｊ車な構成で
電話回線の如き伝送線を流れる電流の変動を確実に検出
することができるので、実用上極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す図、第２図は、本発明
を応用できる回路の例を示す図、第３図は、本発明の改
良された実施例を示す図、第４図は、第３図の装置の動
作を示す波形図である。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　頓　　宮　　孝　　−（外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下記構成要素（イ）ないし（ハ）を備えて成る、回線を
   流れる電流の変動を検出するための装置。 （イ）上記回線と直列に接続されたインピーダンス素子
   。 （ロ）上記インピーダンス素子の端子間に接続された定
   電圧発生器。 （ハ）上記定電圧発生器へ接続され、該発生器によつて
   供給される電流の変動を上記回線を流れる電流の変動の
   関数として検出する測定手段。