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Schaltungsanordnung zum Empfang tonfrequenter Rufströme Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung zum Empfang tonfrequenter Rufströme an einer Teilnehmerstelle,
die über eine Leitung, vorzugsweise eine Fernsprechleitung, ständig mit einer zentralen
Gleichspannungsquelle, vorzugsweise der Zentralbatterie eines Fernsprechamtes, verbunden
ist und zum Zweck des Anrufs über die gleiche Leitung an eine Rufstromquelle anschaltbar
ist und bei der an der Teilnehmerstelle zwischen den beiden Leitungen die Reihenschaltung
aus einem hochohmigen Widerstand und einem Energiespeicher angeordnet ist, der während
der Rufpausen geladen und aus dem beim Eintreffen eines Rufsignals über einen durch
die Rufspannung steuerbaren Schalter Energie für das Anruforgan entnommen wird.
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Es sind bereits Schaltungsanordnungen dieser Art bekannt, bei denen
die tonfrequenten Rufströme durch einen im C-Betrieb arbeitenden Transistorverstärker
verstärkt einem akustischen Wandler zugeführt werden. Die Speiseenergie für den
Transistorverstärker, die entsprechend der gewünschten Lautstärke des Anruforgans
mehr oder weniger groß sein muß, wird hierbei aus der Zentralbatterie des Amtes
entnommen. Im allgemeinen ist die Stromentnahme während des Anrufs so groß, daß
dadurch im Amt ein gleichstrommäßiger Schleifenschluß vorgetäuscht wird. Das in
vielen Fernsprechsystemen erwünschte Kriterium des Schleifenschlusses, das z. B.
bei der Abnahme des Handapparates zur Bereitstellung von zentralen Schaltgliedern
verwendet wird, ist demnach bei solchen Systemen nicht mehr verwertbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei kleinen Rufströmen an der Empfangsstelle
ein ausreichend lautes Rufsignal zu erzielen, ohne daß während des Anrufs oder in
den Anrufpausen ein Schleifenschluß vorgetäuscht wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird an der Teilnehmerstelle zwischen den
beiden Leitungsadern die Reihenschaltung aus einem hochohmigen Widerstand und einem
Energiespeicher angeordnet und das Anruforgan über einen durch ein Steuerglied steuerbaren
Schalter aus diesem Energiespeicher gespeist, wobei erfindungsgemäß der im Ladestromkreis
des Energiespeichers vorhandene Widerstand so bemessen ist, daß er den beim Aufladen
des Energiespeichers fließenden Gleichstrom auf einen Wert begrenzt, der unterhalb
der Stromstärke liegt, auf welche die das Schleifenstromkriterium ansprechenden
Schaltmittel ansprechen und daß die Kapazität des Energiespeichers so groß ist,
daß die beim Eintreffen der Rufspannung abzugebende Leitung auch bei kurz aufeinanderfolgenden
Rufzeichen für eine längere Zeitdauer in der für das Ruforgan notwendigen Höhe vorhanden
ist.
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Bei einer derartigen Lösung wird die Energie zur Betätigung des Anruforgans
nicht unmittelbar aus der zentralen Energiequelle des Amtes entnommen, sondern mittelbar.
Es ist an der Teilnehmerstelle ein Energiespeicher angeordnet, der ständig über
einen hochohmigen Vorwiderstand mit der zentralen Energiequelle verbunden ist. Da
in diesem Fall die Energiezufuhr für das Anruforgan nicht auf die Zeit des Rufsignals
beschränkt ist, sondern außerhalb des Anrufs und in den Rufpausen erfolgen kann,
für den Energietransport also eine wesentlich längere Zeit als die Signaldauer zur
Verfügung steht, kann der Augenblickswert der Stromzufuhr durch den Vorwiderstand
so klein gehalten werden, daß er vernachlässigbar ist gegenüber der Stromstärke
bei einem gleichstrommäßigen Schleifenschluß.
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Als Energiespeicher können z. B. eine Pufferbatterie oder ein Kondensator
vorgesehen werden. Es können aber ebensogut irgendwelche andere dem Fachmann geläufige
Elemente als Energiespeicher verwendet werden. Das gleiche gilt für. die technische
Ausbildung des steuerbaren Schalters, der z. B. als Relaiskontakt oder als Schalttransistor
ausgeführt sein kann, sowie für die Ausbildung des Anruforgans beispielsweise als
Wecker oder elektroakustischer Wandler. Bei Verwendung eines elektroakustischen
Wandlers und eines Schalttransistors, der je nach Schaltung durch die positiven
oder negativen Spitzen eines Rufsignals aufgesteuert wird, erweist sich als Rufsignal
zweckmäßig ein Tonfreqenzsignal mit einer Frequenz von z. B.
1400
Hz, das z. B. mit einer Frequenz von 700 Hz moduliert ist. Es sind in diesem Fall
neben der, als Träger verwendeten Tonfrequenz von 1400 Hz i akustischen Signalempfänger
auch die Modulationsprodukte hörbar,. die einen physiologisch stärkeren Höreindruck
ergeben als ein reiner Sinuston.
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Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele an Hand der Fig. T bis
4 näher erläutert.
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In. Fig. 1 ist der. Erfindungsgedanke schematisch dargestellt. Zwischen
den beiden Leitungsadern a/b einer Fernsprechleitung, die ständig mit einer zentralen
Gleichspannungsquelle, vorzugsweise der Zentralbattgrie eines Fernsprechanites verbunden
ist, ist an der Teilnehmerstelle .die Reihenschaltung aus einem hochohmigen Widerstand
R 1 und einem Energiespeicher E angeordnet. Der Widerstand R 1 ist hierbei so groß
gewählt, daß auch bei entleertem Energiespeicher E =der Stromfluß zwischen den beiden
Leitungsadern vernachlässigbar klein ist gegenüber dem Stromfluß, der durch einen
gleichstrommäßigen Schleifenschluß ausgelöst wird. Bei dem Ausführungsbeispiel beträgt
der Widerstand R 1=100 kQ. Der Energiespeicher E ist durch einen steuerbaren Schalter
S an das Anruforgan A anschaltbar. Der Schalter wird immer dann durch ein Steuerglied
St geschlossen, wenn. zwischen den beiden Leitungsadern eine Rufspannung ansteht.
Zu diesem Zweck ist das Steuerglied ebenfalls zwischen den beiden Leitungsadern
angeordnet und so ausgebildet, daß es die Rufspannung in eine Betätigung des Schalters
S umwandelt. Diese Funktion wird beispielsweise .erreicht durch ein empfindliches
Wechselstromrelais, das in Reihe mit einem Trennkondensator zwischen die beiden
Leitungsadern geschaltet ist und einen Arbeitskontakt besitzt, der die Funktion
des Schalters S übernimmt. Durch die mit SE bezeichnete Schaltungseinrichtung-
soll der Teil einer Teilnehmerstelle veranschaulicht sein, der die Sprechschaltung
und Wähleinrichtung oder auch andere für das Verständnis des Erfindungsgedankens
-unwesentliche Schaltungseinrichtungen enthält. -- - - -In- Fig. 2- ist eine Schaltungsanordnung
zum Empfang tonfrequenter Rufströme dargestellt, bei der als Energiespeicher -ein
Kondensator C1, als steuerbarer Schalter der Arbeitskontakt rs eines Gleichstromrelais
RS und als Steuerglied eine Gleichrichteranordnung Gl- für das Gleichstromrelais
RS verwendet ist. Als -Anruforgan -dient- ein .Gleichstromwecker .GW. Die Gleichrichteranoidnung
Gl -besteht aus einem Trennkondensator C2,- einem übertrager U, einer Diode D und
einem: Kondensator@C 3 zur Glättung der pulsierenden Gleichspannung. Diese - Schaltelemente
sind in- bekannter Weise angeordnet. Es kann an Stelle - dieser Gleichrichteränordnungen
auch irgendeine andere der bekannten Gleichrichterschaltungen, z. B. ein- Doppelweggleichrichter,@
für den Tonfrequenzbreich verwendet werden. Im Ruhezustand ist der als Energiespeicher
-wirkende Kondensator C 1, der- beispielsweise eine Kapazität -von 20 gF besitzt,
aufgeladen. Trifft 'an der Teilnehmerstelle ein Rufsignal ein, das-sich als eine
zwischen den beiden Leitungsadern liegende Tonfrequenzspannung bemerkbar macht,
sä wird -dieses Rufsignal durch die Gleichrichteranordnnng_Gl gleichgerichtet und
bewirkt ein Ansprechen des Relais RS. Das bedeutet, daß der Arbeitskontakt n des
Relais geschlossen wird und sich dadurch der Energiespeicher C 1. an den Gleich-Stromwecker
G W - .anschaltet. Der Energiespeicher entleert sich über den Gleichstromwecker,
wobei dieser ein akustisches Signal abgibt. Im allgemeinen wird zum Anruf nicht
ein pausenloses Rufsignal verwendet, sondern das Rufsignal bei einer vorgegebenen
Pausenzeit jeweils nur kurze Zeit ausgesendet. Es ist beispielsweise ein Verhältnis
der Signalzeit zur Pausenzeit von 1 zu 10 Sekunden üblich. Der als Energiespeicher
wirkende Kondensator C 1 ist nun so ausgelegt, daß er jeweils während der Pausenzeit
fast vollständig aufgeladen wird und somit beim darauffolgenden Rufsignal eine für
die gewünschte Lautstärke ausreichende Energie zur Verfügung steht.
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In Fig. 3 ist als steuerbarer Schalter die Kollektor-Emitter-Strecke
C-E eines Schalttransistors T verwendet, der durch eine Steuerspannung zwischen
der Basis B und dem Emitter E des gleichen Transistors betätigt wird. Als Anruforgan
dient ein elektroakustischer Wandler L. Im Ruhezustand ist der als Energiespeicher
wirkende Kondensator C 1 aufgeladen. Die Basis des Transistors hat etwa. das gleiche
Potential wie der Emitter, so - daß die Kollektor-Emitter-Strecke C-E gesperrt ist.
Trifft nun bei einem Anruf zwischen den beiden Leitungsadern an der Teilnehmerstelle
eine Rufspannung ein, so liegt diese an dem Widerstand R Z, der die Basis des Transistors
mit dessen Emitter verbindet. Jeweils während einer Halbwelle der- tonfrequenten
Rufspannung wird das Emitterpotential des Transistors gegenüber dem Basispotential
hochgehoben und dadurch die Kollektor-Emitter-Strecke leitend gesteuert. Innerhalb
dieser Zeit erfolgt ein Energieübergang von dem Kondensator C 1 zu dem elektroakustischen
Wandler. Die Halbwellen der Rufspannung werden, entsprechend verstärkt, durch den
elektroakustischen Wandler hörbar gemacht. Bei einer, derartigen Schaltungsanordnung
hat es sich.gezeigt, daß sich besonders vorteilhaft ein Rufsignal auswirkt, das
aus einer modulierten Tonfrequenzspannung besteht. Es werden dann von dem elektroakustischen
Wandler neben der als Träger benutzten Tonfrequenz auch die Modulationsfrequenzen
abgestrahlt, die einen physiologisch stärkeren Höreindruck vermitteln.
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In Fig. 4 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, bei der die Funktion
des Steuergliedes und des steuerbaren Schalters im Anruforgan vereinigt sind. Das
Anruforgan:Ä -ist- in Reihe mit- einem Trennkondensator C 2 zwischen den--beiden
Leitungsadern angeordnet. Es besitzt eine Schallmembran, bei der ein Schaltkontakt
aufgebracht ist, der zusammen mit einem festen Gegenkontakt den steuerbaren Schalter
S darstellt. Der Abstand zwischen den beiden Schaltkontakten ist bei der Ruhestellung
der Membran so klein gewählt, daß unter dem Einfluß einer Rufspannung durch die
Membranauslenkung der Schalter kurzzeitig , geschlossen wird. Bei geschlossenem
Schalter ist das Anruforgan mit dem Energiespeicher C 1 verbunden, und zwar derart,
daß der nunmehr fließende Erregerstrom entgegen der Federkraft der Membran den Schalter
um ein großes Stück über die Ruhestellung hinaus öffnet. Dadurch wird der Stromkreis
für den Erregerstrom wieder unterbrochen, die Membran schwingt infolge ihrer Rückstellkraft
zurück, und zwar über ihre Ruhestellung hinaus, und schließt dadurch den Schalter
S. Der nun fließende Erregerstrom öffnet erneut den Schalter: Dieses Spiel wiederholt
sich nach dem Prinzip des Wagnerschen Hammers _ so lange, bis der Energiespeicher
C 1 entladen ist. Dabei wird durch die Schwingungen der
Schallmembran
ein akustisches Rufsignal ausgesendet. Die Rufspannung hat bei dieser Anordnung
nur den Zweck, den beschriebenen Vorgang auszulösen, also eine so große Schwingungsamplitude
der Membran zu erzeugen, daß der Schalter S wenigstens einmal geschlossen wird.
Hat der beschriebene Vorgang eingesetzt, dann ist der am Anruforgan anliegenden
Rufspannung jeweils bei geschlossenem Schalter S eine vom Energiespeicher herrührende
Gleichspannung überlagert, die so groß ist, daß praktisch nur sie zusammen mit der
Federkraft der Membran die Bewegung der Membran bestimmt. Der nach dem Prinzip des
Wagnerschen Hammers erfolgende Vorgang wird erst dann abgebrochen, wenn der Energiespeicher
entladen ist. Es eignet sich deshalb bei dieser Ausführungsform nur ein Speicher,
der verglichen zu der Stromentnahme durch das Anruforgan keine allzu große Speicherkapazität
besitzt, damit der Ruf nicht zu lange ausgedehnt wird. Eine Pufferbatterie wäre
in diesem Fall ungeeignet. In vielen Fällen empfiehlt es sich, das Steuerglied mit
einer Ansprechwelle zu versehen, die oberhalb der zwischen den Leitungsadern liegenden
Störspannung und unterhalb der kleinsten noch zu registrierenden Rufspannung liegt,
um zu vermeiden, daß das Anruforgan bereits bei Störspannungen anspricht.