SE447691B - Kopplingsanordning for att detektera strommar i ett system med tva ledare utnyttjande jord som gemensam aterledare - Google Patents

Description

447 691 2 tektorkretsen för jordknappssig- nalering även reagerar för avbrott i abon- nentslingan. Ett uppfinningsändamål är att modifiera en kopplingsanordning av ovan beskrivet slag pâ enkelt sätt för att därigenom möjliggöra detektering av gemensam-mod-komponenten av strömmarna i de två ledarna. I praktiken kan detta utnyttjas bl.a. för att detektera nämnda jordknappssignalering. Därvid uppnås fördelen att ingen sammanblandning kan ske med avbrott i abonnentslingan, vil- ket innebär att denna detektering av jordknappssignaleringen är otvetydig.

Kopplingsanordningen enligt uppfinningen är kännetecknad av att för de- tektering av gemensam-mod-komponenten av strömmarna i de två ledarna medel är _anordnade för att bilda summan av spänningarna i nämnda kopplingspunkter vid det första och det andra motstândsparet, samt medel för att jämföra nämnda summaspänning med spänningen i en referensspänningspunkt, varvid en indikering av gemensam-mod-komponenten av strömmarna i de två ledarna härledes från sist- inämnda medel.

Uppfinningen och därmed sammanhängande fördelar kommer att beskrivas när- mare nedan under hänvisning till ritningarna, där: fig_l visar kopplingssche- mat för en detektorkrets enligt uppfinningen; jjg_§ visar den ekvivalenta kretsen vid jordknappssignalering; fig 3 och 4 visar kopplingsschemat för en första respektive en andra uppbyggnad av kretsen i fig 1 för âstadkommande av en nivåförskjutning; och fig_§ visar kopplingsschemat för en adderare.

Detektorkretsen i fig 1 har klämmorna a och b för anslutning till a- och b- trådarna av en abonnentledning. Ett logohmigt mätmotstånd R'1 är inkopp- lad mellan a-klämman och den negativa polen hos ett matningsbatteri med spän- ningen VB, vars positiva klämma är ansluten till jord. På motsvarande sätt är ett lågohmigt mätmotstånd R1=R'1 inkopplat mellan b-klänman och jord.

Motstånden Rl och R'1 bildas av eller ingår i de nonnalt förekommande mat- ningsmotstånden för abonnentledningen. En spänningsdelare bestående av mot- stânden R3 och R4 är inkopplad mellan b-klämman och matningsbatteriets negativa pol. På motsvarande sätt är en spänningsdelare innefattande motstån- den R2 och R5 inkopplad mellan a-klämman och jord. För att förhindra onö- diga förluster i detektorkretsen måste motstånden R2,R3,R4 och R5 ha hög impedans jämfört med R1 och R'1. Emellertid är detta ej något krav för detektorkretsens funktion.

Spänningen i kopplingspunkten mellan motstânden R2 (R3) och Rs (R4) är betecknad V1 (V2). _ Strönmarna Ia och Ib i abonnentledningstrådarna kan definieras enligt följande. ._, Ia;I_c+1d (1) I _ . b=IC-Id 447 691 där Id betecknar slingströmmen som även benämnes differentialmodkomponenten och där IC representerar den longitudinella strömmen, som även benämnes ge- mensammod-komponent.

Spänningen V1-V2 beror linjärt av VB,Id och IC och man kan visa att spänningen V1-V2 är oberoende av de longitudinella strömmarna IC då följande villkor är uppfyllt: Rz/(Rl + RZ + Rs) = R4/(R1+ R3 + R4) (2) Därutöver kan visas att spänningen V1 - V2 enbart beror på sling- strömmen Id då inte bara villkoret (2) är uppfyllt utan även följande vill- kor: R3 = R4 (3) Spänningen V1 - V2 kan utnyttjas till att utvinna information om tillståndet på abonnentledningen och eventuellt för uttag av talsignalen från abonnentledningen utan störning genom longitudinella strömmar.

För att detektera slingströmmen Id matas spänningarna V1 och V2 till differentialingången hos differentialförstärkare Al. Differentialför- stärkaren kan vara uppbyggd som en linjär förstärkare, vilket i så fall inne- bär att abonnenttalsignalerna kan härledas från förstärkarens utgång.

Då villkoren (2) och (3) är uppfyllda så är signalen från den linjära förstärkaren oberoende av batterispänningen VB, varigenom brus och överhör- ning till följd av batteriet undertryckes.

Normalt vill man i telefonväxeln ha tillgång till en binär indikering av tillståndet (bruten eller sluten) i abonnentslingan. Denna indikering kan- exempelvis erhållas då differentialförstärkaren A1 är uppbyggd som en spän- ningskomparator vars utsignal har två nivåer som beror av insignalens polari- tet. Då villkoren (2) och (3) är upfyllda, så växlar spänningskomparatorns tillstånd vid Id = O. Man kan även erhålla en tillståndsväxling vid ett an- nat värde på Id genom införing av en referensspänningskälla Vrl i en sig- nalledning till differentialförstärkaren A1.

Om referensspänningen Vrl har värdet O Volt och om villkoret (3) ej är uppfyllt, så förändras spänningkomparatorns tillstånd vid ett visst värde på linjemotståndet RL, nämligen: 447 6§1 där RL =RT + ZRK, där RT representerar telefonapparatens impedans och där RK representerar resistansen för en tråd av abonnentledningen.

Genom att ge referensspänningen Vrl ett värde skilt från 0 Volt och genom att ej uppfylla villkoret 63), så ges slingströmmen för vilken spän- ningskomparatorn växlar tillstånd, av det överlagrade värdet av en konstant ström och en ström som är proportionell mot batterispänningen VB. Detekte- ringsvillkoret innebär då parallellkoppling av en viss strömkälla som ger den konstanta strömmen, och ett motstånd med viss resistans, som leder den mot batterispänningen VB proportionella strömmen.

I förekommande fall vill man kunna detektera vissa signaleringssignaler som flyter utanför abonnentslingan. Detta är exempelvis fallet vid jordknapps- signalering i vissa typer av telefonväxlar. Abonnentledningens a-tråd kan an- slutas till jord genom en jordknapp. För abonnenten utgör denna ett medel ge- nom vilket han/hon kan ange att en återuppringningsförbindelse önskas. I ett förut känt system är b-klämman hos den i fig 1 visade kopplingsanordningen ansluten till en detektor för jordknappssignaleringen. Det inses att spän- ningen på b-klämman elimineras då a-tråden anslutes till jord. Emellertid in- träffar detta också då abonnentledningen brytes. Detta innebär ett spännings- bortfall på b-klämman ej utgör något otvetydigt villkor på att jordknappen aktiverats.

Ett bättre kriterium ges av en uppträdande gemensam mod~komponent IC.

För att detektera denna komponent utnyttjas samma spänningar V1 och V2 som användes för att detektera slingströmmen.

Två motstånd R6 och R'6 är seriekopplade mellan de punkter där spän- ningarna V1 och V2 uppträder. Spänningen i kopplingspunkten mellan mot- stånden R6 och R'5 är betecknad V3. Dessutom är en spänningsdelare inne- hållande motstånden R7 och R8 inkopplad mellan jord och matningsbatteriets negativa pol. Spänningen i kopplingspunkten mellan motstånden R7 och R8, vilken fungerar som referens för V3, är betecknad V4.

Spänningskillnaden V3 - V4 beror linjärt av VB,Ic och Id, var- vid man kan visa att V3 - V4 är oberoende av slingströmmen Id då vill- koret (2) är uppfyllt och då Man kan dessutom visa att spänningen V3 - V4 endast beror av den longitudinella strömmen IC då inte bara villkoren (2) och (5) är uppfyllda utan också följande villkor 'X7 = RS (s) 447 691 Spänningen V3 - V4 kan utnyttjas för att utvinna information om ge- mensam-mod-komponenten, exempelvis för att detektera förekommande jordknapps- signalering.

Spänningarna V3 och V4 tillföres differentialingången hos en diffe- rentialförstärkare AZ, som kan vara uppbyggd som en linjär förstärkare, var- vid det är möjligt att härleda varje förekommande analog information i den longitudinella strömmen på förstärkarens utgång. Då villkoren (2) och (5) är uppfyllda är utsignalen från förstärkaren oberoende av batterispänningen VB, varigenom brus och överhörning från batteriet undertryckes.

Binär indikering av tillståndet i jordkretsen, dvs den krets där de longitudinella strömmarna flyter, kan erhållas genom att differentialförstär- karen A2 utföres som en spänningskomparator. Om villkoren (2) och (5) är uppfyllda, så växlar spänningskomparatorns tillstånd vid IC = 0. Tillstånds- växling för ett annat värde på IC kan uppnås genom införande av en referens- spänningskälla Vrz i en signalledning till differentíalförstärkaren A2.

Om referensspänningen Vrz är lika med 0 volt och om villkoret (6) ej är uppfyllt, så växlar spänningskomparatorn tillstånd vid ett viss förhållande mellan motståndet till jord Ra, apparatimpedansen RT och motståndet RK i en abonnentledningstråd enligt följande R R R + R RA = ïR ++R1ï :Rgræ :<1 +hR ' R? _ 128 " Ri ' RK (7) 1 T K 3 4 8 7 Det ekvivalenta kopplingsschemat för abonnentledningen och den därtill anslutna telefonapparaten i fallet med jordknappssignalering är visat i fig 2.

I denna figur representerar blocket D detektorkretsen 1' fig 1.

Genom att ge referensspänningen Vrz ett värde skilt från 0 volt och genom att ej uppfylla villkoret (6) så kan den longitudinella ström för vilken spänningskomparatorn växlar tillstånd uttryckas som det överlagrade värdet av en konstant ström och en ström som är proportionell mot batterispänningen.

En effekt av samma slag som erhålles med referensspänningskällorna Vrl och Vrz kan erhållas genom inkoppling av spännings- eller strömkällor i mot- ståndsnätet. De kopplingsgrenar som innefattar de högohmiga motstånden utgör lämpliga inkopplingsställen för dessa källor.

Vad beträffar konstruktionen av förstärkarna Al och A2, vilka arbetar me11a" mat"i“95$Pä""i“9ar"a VC1 0Ch Vcz, vill man ibland åstadkomma för- skjutning av nivån hos spänningarna V1, V2, V3 och V4 i positiv rikt- ning. Detta kan uppnås genom utnyttjande av en positiv förspänning Vb vars matningsklänma anslutes genom motstånden R9 och R10 till de punkter där 447 691 6 spänningarna V3 och V4 uppträder på det sätt som är visat i fig 3.

Fig 4 visar en alternativ utföringsform där matningsklämman för för- spänningen Vb är ansluten till den kopplingspunkt där V1 (V2) uppträder genom motståndet R1l(R12).

Genom ett lämpligt val av resistansvärdena kan uppnås att spänningen V3- V4 blir oberoende av Vb.

Följande mätvärden ges som en illustration på en dimensionering av de- tektorkretsen i fig 4 som är lämplig för praktiskt bruk.

VB = -48 V, vb = +5 V, Vrl = Vrz = O V.

Vcl = O V, Vcz = +5 V.

R1 = R'l = 173 Ohm.

R = R4 = R8 = 100 Ohm.

R3 = R5 = 86852 Ohm.

Rll = Rlz = 5672 Ohm.

Río = 5742 Ohm.

R7 = 89069 Ohm.

R6 = R'6 = 40 k Ohm.

Följande ekvationssamband gäller för ovan givna utföringsexempel: V V ll 1 - V2 -0,321 + 17,83 Id 3 - V4 = -0,151 + 10,07 IC (8) Ur ekvationssambanden (8) kan härledas att spänningen V1-V2 växlar polaritet vid Id = 18 mA och att spänningen V3 - V4 växlar polaritet vid IC = 15 mA. . - I de ovan beskrivna detektorkretsarna utnyttjas motstånden R6 och R'6 för att alstra en spänning V3 som utgör (den viktade) summan av spänningarna V1 och V2. Spänningen V3 jämföres sedan med referensspänningen V4 i en differentialförstärkare A2. En alternativ möjlighet att behandla spänningar- na V1 och V2, vilka erhålles i detektorkretsen i fig 1, är visat i fig 5.

Punkten där spänningen V1 (V2) uppträder är ansluten till den inver- terande ingången hos en differentialförstärkare A3 genom ett motstånd Ri3(R'13). Referensspänningen V4, vilken erhålles från matningsbatteriet genom motstånden R15 och R15, tillföres den ej inverterande ingången. Dif- ferentialförstärkaren A3 är återkopplad från utgången till den inverterade ingången genom motståndet R14. På sätt liknande det ovan beskrivna kan mot- stånden i kretsen i fig 5 dimensioneras så att en signal f(Ic), som är obe- roende av slingströmmen I d, alstras på differential förstärkarens A3 ut- gång.

Claims (5)

1% 447 691 Patentkrav.

1. l. Kopplingsanordning avsedd för en automatisk telefonväxel för att detektera strömmar i ett system med två ledare utnyttjande jord som gemensam återledare, innefattande en första och en andra klämma (a,b) för nämnda ledare, varvid de respektive klâmmorna är anslutna till olika poler hos ett matningsbatteri (VB) genom ett motstånd (R1,R1'), samt innefattande ett första motståndspar (R3,Rh) som ä? seriekopplat mellan matníngsbatteriets (VB) ena pol och den andra kläm- man (b) samt ett andra motståndpar (R2,R5) som är seriekopplat mellan matníngs- batteriet (VB) andra pol och den första klämman (a), varvid kopplingspunkten mellan motstånden i det första paret och kopplingspunkten mellan motstånden i det andra paret bildar ett par av anslutningspunkter för inkoppling av en de- tektor (Al) för att detektera differentialmodkomponenten av strömmarna i de två ledarna, k ä n n e t e c k n a d av att för detektering av gemensam-mod-kompo- nenten av strömmarna i de två ledarna medel är anordnade för att bilda summan av spänningarna i nämnda kopplingspunkter vid nämnda första respektive andra motståndspar (R3,Rh; R2,R5) och att medel är anordnade för att jämföra den er- hållna summaspänningen med spänningen i en referensspänningspunkt (Vu), varvid en indikering av gemensam-mod-komponenten av strömmarna i de två ledarna härle- des från sistnämnda medel.

2. Kopplingsanordning enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medel för att bilda summan av spänningarna i kopplingspunkterna vid nämn- da första respektive andra motståndspar (R3,Rh; R2,R5) innefattar ett tredje mot- ståndspar (R6,R6') som är kopplat i serie mellan nämnda kopplingspunkter, varvid summaspänningen härledes från kopplingspunkten (V3) mellan motstånden i det tred- je paret.

3. Kopplingsanordning enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att referensspänningspunkten (VH) bildas av kopplingspunkten mellan två motstånd

4. (R ,R ) som är ko lade i serie mellan matningsbatteriets (V ) två oler. 78 PP B p Ä. Kopplingsanordning enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att en punkt som är tillförd en förspänning (Vb) är ansluten till referensspännings- punkten (VÄ) genom ett-motstånd (R10) och genom ett ytterligare motstånd (R9) till kopplingspunkten (V3) mellan motstånden (R6,R6') ingående i det tredje mot- ståndsparet.

5. Kopplingsanordning enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att en punkt, som är tillförd en förspänning (Vb), är ansluten genom ett motstånd 447 691 8 (R10) till referensspänningspunkten (VÄ) och genom ett ytterligare motstånd (R12) till koppllngspunkten mellan motstånden (R3,Rh) l det första motstånds- paret samt genom ännu ett motstånd (R11) till koppllngspunkten mellan motstån- den (R2,R6) i det andra motståndsparet. .u