NO144404B - Detektor. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en detektor for å detektere . at en telekommunikasjonslinje omkoples fra sløyfekoplet til åpen tilstand eller omvendt.

Ved tidligere kjente detektorer for å detektere tilsvarende tilstandsforandringer, har det vært vanlig å ha en detektorkrets direkte galvanisk tilkoplet linjen som skal overvåkes, og det har vært nødvendig med relativt store energipulser for å gi sikker detektering. Likeledes må oftest detekteringsutstyret koples inn ved bruk og ut når det ikke anvendes, for at det ikke skal inn-føre forstyrrelser i linjen. Kjente detekteringskretser medfører således tilleggskretser som ved inn- og utkoplinger gir ekstra muligheter for feil og forstyrrelser i linjesambandet.

Det har dog også vært kjent å anvende HALL-effekt element

for detektering av sløyfetilstanden. Det kan f.eks. vises til tysk patent nr. 1.158.584. Her er selve grunnlaget for an-vendelse av HALL-effekten klart angitt.

En ulempe med den viste løsningen er at støypulser av kort varighet, men stor amplitude kan bli registrert som en tilstands-forandring. Dette har ført til feildetekteringer med dertil hørende ulemper.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en detekteringskrets som ikke medfører de ovennevnte ulemper.

Dette oppnås ved å utforme detektoren i overensstemmelse med de nedenfor fremsatte patentkrav.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse, vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av et utførelses-eksempel og til de ledsagende tegninger, hvor: Fig. 1 viser de fundamentale trekk for et HALL-effekt utstyr, som benyttet i kretsene i henhold til foreliggend oppfinnelse, Fig. 2 viser den magnetiske oppbygning av HALL-effektutstyret som benyttet i kretsene i henhold til foreliggende oppfinnelse, Fig. 3 viser hvordan HALL-effektanordningen blir benyttet i en Hayes transmisjonsbro som erstatning for konvensjonelle elektromagnetiske reléer, Fig. 4 viser hvordan et HALL-effektutstyr benyttes i en Stone transmisjonsbro i stedet for konvensjonelle elektromagnetiske reléer, Fig. 5 viser et blokkskjerna for de elektroniske kretser som benyttes i forbindelse med HALL-effektutstyret i figurene 3 og 4, Fig. 6 viser enkelte signalforløp som er nyttige under forkla-ringen av hvordan kretsene virker, og Fig. 7 viser en utførelse av den analoge delen til kretsen i fig. 5.

I fig. 1 er det i forenklet form vist hvordan et HALL-effektutstyr prinsipielt virker i en kopling hvor den tilstand som skal overvåkes, frembringer en strøm i viklingen 1. Denne strømmen energiserer magnetkretsen slik at det dannes et magnetisk felt i HALL-elementet 2. Dette elementet har en styrings-strøm som tilføres langs en av elementets dimensjoner og perpen-dikulært på magnetfeltet, med den følge at det dannes en poten-sialdifferanse som står vinkelrett på både styringsstrømmen og magnetfeltet. Denne potensialdifferansen og enhver strøm som forårsakes av denne, er proporsjonal både med magnetfeltet og styringsstrømmen, og' blir tilført detekteringskretsen 3. I foreliggende tilfelle hvor tilstanden til en telefonlinje skal overvåkes, vil kretsen 3 avgi én av to mulige utganger, avhengig av hvorvidt linjen er sløyfekoplet eller er åpen.

Den magnetiske kretsen kan bestå av bløtt jern, en moderne feritt, eller et hvilket som helst annet egnet magnetisk materiale. Produksjonen av HALL-elementet kan f. eks. være grunnlagt på bruken av en enkrystalstruktur eller på avleiring av en tynn-film på halvledende materiale, og har fortrinnsvis en karakteri-stikk som er relativt temperaturuavhengig.

Elementer som benyttes i kretser i henhold til foreliggende oppfinnelse, gjør bruk av en jernkjerne av typen EI, som vist på fig. 2, og i denne kjernen foreligger det et luftgap ved den sentrale grenen til E-elementet, og i dette luftgapet anbringes HALL-elementet.

De to formene for transmisjonsbroer som er vist i figurene 3 og 4, ligner på de konvensjonelle broene, bortsett fra det at de elektromagnetiske releer med dobbeltspoler som vanligvis benyttes i Hayes og Stone broene er erstattet med HALL-effektutstyrene LA og LB, for overvåkning av henholdsvis anropende og anropte linjer. Utvendige motstander kan koples i serie med viklingene til HALL-ef f ektutstyrene , som vist i figurene 3 og 4, hvis dette er nød-vendig for å tilfredstille offentlige spesifikasjoner for linje-matingen. Slike motstander tar hånd om noe av den utstråling som ellers ville forekomme ved spesielt korte linjer og ved jordfeil-tilstander. Dette muliggjør bruken av en mindre HALL-effektan-ordning enn hva som ellers måtte blitt benyttet. Viklingene på hvert HALL-effektutstyr er balansert for å tilfredsstille behovet for balanserte kretser i forhold til jord, og dette kan utføres ved hjelp av en lagdelt vikling hvor halvparten av første vikling først påføres hvorpå hele den andre viklingen påføres og til sist den siste halvdel av den første vikling.

Sløyfedetektoren trenger en veldefinert påvirkningsterskel, slik at den kan frembringe en logisk 1 utgang for den minst mulige linjestrøm mens den gir en logisk 0 utgang for maksimal linjestrøm. For å kunne betjene linjer med opptil 2000 OHM linjeimpedans og med en lekk-impedans så lav som 20.000 OHM, samtidig som det er tillatt med en 10.000 OHM impedans for over-våking av et fjerntliggende knutepunkt, fordres et innkoplings/ utkoplingsforhold,på minst 2/1. Dette oppnås lett med et HALL-ef fektutstyr.

Det vises nå til fig. 5, som i blokkform viser de elektroniske kretser som er tilforordnet et HALL-effektutstyr når dette benyttes i kretser i henhold til fig. 3 eller fig. 4, og det viste blokkskjerna består av to deler, en analog del til venstre for den stiplede linjen og en digital del til høyre for samme linje. Da styringsstrømmen for"HALL-elementet 5 representerer et uønsket strømtap, så er styringsstrømmen pulset, idet pulsene er utledet fra en pulsgenerator 6 og tilføres HALL-elementet 5 over en prøvetakningsbryter 7. "Duty-cycle" faktoren for disse pulsene, dvs. den faktor som angir hvor stor del av den medgåtte tid det virkelig foreligger noen puls, kan være så lav som 1/50. Pulsdrift vil derfor være svært effektsparende i forhold til f.eks. en konstant likespenningsdrift. Utgangen fra HALL-elementet 5, hvis verdi indikerer hvorvidt linjen er sløyfekoplet eller ei, blir tilført over en forsterker 8 til en terskelkrets 9.

Den digitale delen av kretsen består av et skyveregister 10 hvor pulsene som anvendes av dette, kommer fra pulsgeneratoren 6, mens dets datainngang kommer fra kretsen 9. Således vil skyveregisteret 10 lagre resultatene av et antall på-hverandre-følgende prøvetakninger, i dette tilfelle 4, for linjens tilstand. Utgangene fra dette skyveregisteret 10 føres til to porter med fire innganger hver hvis utganger styrer en RS bistabil krets 13 hvis S eller "PÅ" utgang antar verdien logisk 1 når linjen er funnet å være sløyfekoplet i fire på-hverandre-følgende prøvetakninger, og logisk 0 dersom linjen finnes å være åpen ved fire på-hverandre-følgende prøvetakninger. På denne måte elimineres praktisk talt alle falske utganger som skyldes kortvarige støytilstander.

I fig. 6 viser kurven a prøvetakningspulsene, kurven b viser linjestrømmen, med en tilfeldig støypuls, og kurven c viser utgangssignalet. Legg merke til at støyen som er et relativt kort-varig fenomen, ikke er istand til å påvirke utgangssignalet.

De elektroniske kretsene kan realiseres som integrerte kretser, og på denne måten kan man anvende en teknologi som gjør at både de analoge og de digitale kretser kan fremstilles på samme modul. Imidlertid er det foretrukne arrangement slik at de analoge kretser realiseres ved bruk av standardiserte integrerte operasjonsforsterkere som vist i fig. 7. Disse kan benyttes med ytterligere integrerte kretser og derved realisere alle funk-sjoner som er indikert i fig. 5, eller kan kombineres med en databehandlingsanordning som beskrevet i britisk patent nr. 1.448.041.

I kretsen vist i fig. 7, er prøvetakningspulsene tilført over en inngang SI til basis på en transistor T hvis emitter-kollektorvei befinner seg i serie med HALL-elementet HE. Således vil en pulset styringsstrøm flyte i elementet HE. Utgangsstrømmen fra elementet HE tilføres over motstander til inngangene til en første operasjonsforsterker OA 1 hvis utgang tilføres -inngangen til en andre operasjonsforsterker OA 2. +inngangen til OA 2 forbindes til et uttak på en spenningsdeler R 1 - R 2, som fast-setter terskelen til OA 2. Utgangen fra OA 2 fremkommer ved utgangen OP som mater den digitale kretsen, som i sin tur enten kan være en slik krets som vist på den høyre delen av fig. 5. eller kan være en mikroprosessor i henhold til ovennevnte bri-tiske pantent nr. 1.448.041.

Når utgangen fra den analoge kretsen føres til en mikroprosessor, kan denne generere prøvetakningspulser for flere HALL-ef f ektanordninger , og kan programmeres for å realisere enhver ønsket digital detekteringsfunksjon, slik som den opprinnelige forsinkelse tilveiebragt av skyveregisterets arrangementer i fig. 5. Således kan man få et svært fleksibelt arrangement som tillater at flere HALL-effektelementer kan samarbeide med samme hardware-utstyr, dvs. med samme operasjonsforsterker, analoge kretser og samme mikroprosessor.

Claims (5)

1. Detektor for å detektere at en telekommunikasjonslinje omkoples fra sløyfekoblet til åpen tilstand eller omvendt, hvilken detektor omfatter et Hall-effekt element (2; LA, LB; 5: HE) som har sine magnetkretser koplet til linjen hvis tilstand skal detekteres, som får styringsstrøm fra en pulsgenerator og som fører den styrte strømmen til en detekteringskrets (3) som angir linjens tilstand, der detektorutstyret som utgangen fra HALL-

effekt elementet er koplet til, omfatter en forsterker hvis utgang mater en terskelkrets, karakterisert ved a t detekteringsutstyret omfatter et skyveregister (10) med n trinn til hvilket utgangen fra terskelkretsen (9) som følge av linjeprøvetakningene, føres, forbindelser fra pulsgeneratoren (16) til skyveregisteret (10) over hvilke drivpulser tilføres skyveregisteret, forbindelser fra l-er utgangene i skyveregisteret til en første n-inngangsport (11), og forbindelser fra 0-utgangene i skyveregisteret til en andre n-inngangsport (12), en bistabil krets (13) styrt av disse portene slik at-når linjen finnes å være i ikke-sløyfekoplet tilstand i n påhverandrefølgende prøve-takninger, så befinner den bistabile kretsen (13) seg i sin hviletilstand, mens dersom linjen finnes å være i sin sløyfe-koplede tilstand for n påhverandrefølgende prøvetakninger, så vil den bistabile kretsen (15) være i sin "på" tilstand, og utgangen fra den bistabile krets er i sin logisk 1 tilstand bare når linjen er funnet å være sløyfekoplet ved n påhverandrefølgende prøvetakninger.

2. Detektor ifølge krav 1, karakterisert ved a t terskelkretsen (9, fig. 5), som energiseres av forsterkeren, som har form av en første operasjonsforsterker (OAl), utgjøres av en andre operasjonsforsterker (OA 2, fig. 7), at utgangen fra den første operasjonsforsterker (OAl, fig. 7) er koplet til den ene inngang (-) til den andre operasjonsforsterker (OA2), mens den andre inngang (+) til den andre operasjonsforsterker (0A2) er koplet til et referansepotensial som fastlegger terskelen til den andre operasjonsforsterker (OA2).

3. Detektor ifølge krav 2, karakterisert ved a t magnetkretsen til HALL-effekt elementet er en kombinasjon av en E-formet ferro-magnetisk kjerne og en l-formet ferro-magnetisk kjerne som er montert sammen, og hvor HALL-effekt elementet er anbragt i et luftgap som opptrer ved den midterste grenen på den E-formede kjernen.

4. Detektor ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at HALL-effekt elementet har to balanserte viklinger som hver er koplet til en tråd på den forbindelseslinjen hvis even-tuelle sløyfetilstand skal detekteres.

5. Detektor ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at viklingene danner en lagdelt struktur idet de er bygget opp på følgende måte: - først halvdelen av den ene vikling, deretter hele den andre vikling og tilsist den andre halvdel av den første vikling.