DE1198865B - Schaltungsanordnung fuer eine Auswahleinrichtung fuer elektrische Einrichtungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H04m

Deutsche Kl.: 21 a3 - 70/20

Nummer: 1198 865

Aktenzeichen: J 24001 VIII a/21 a3

Anmeldetag: 3. Juli 1963

Auslegetag: 19. August 1965

Gegenstand des Patentes 1184 384 ist eine Schaltungsanordnung für eine Auswahleinrichtung für elektrische Einrichtungen, insbesondere in Fernsprechvermittlungseinrichtungen mit Selbstwählbetrieb, in einem beliebig viele Koppelstufen enthaltenden und nach dem Prinzip einer Zwischenleitungsanordnung wirkenden Koppelfeld, in dem freie, für die Verbindungswege geeignete Zwischenleitungen mittels eines aus diesen Zwischenleitungen zugeordneten Leitadern gebildeten Suchnetzwerkes bei gleichzeitiger Markierung des zu der gewünschten Verbindung gehörenden Eingangs und Ausgangs ausgesucht werden. Aufgabe des Hauptpatentes war, das Suchnetzwerk der Auswahleinrichtung soweit elektronisch aufzubauen, daß die Such- bzw. Auswahlzeit weitgehend verringert wird, wobei gleichzeitig nur eine Leitader je Zwischenleitung aufgewendet und eine bessere Anpassungsfähigkeit durch die Verwendung einer verlagerbaren Schnittstelle im Suchnetzwerk erzielt werden sollte. Neben den hierauf abgestellten Maßnahmen schlägt das Hauptpatent auch Mehrfachwähler vor, deren Durchschaltemagnete jeweils in den Kollektorstromkreis eines Leistungstransistors eingeschaltet sind. Um auch hier die Forderung nach einer kurzen Auswahlzeit zu berücksichtigen, wird dieser Transistor durch Einstellung eines entsprechenden Emitterstromes im Sättigungsbereich betrieben. Beim Einschalten wird dadurch zunächst an die Wicklung des Durchschaltemagneten eine hohe Spannung angelegt, so daß der Durchschaltemagnet in sehr kurzer Zeit anspricht, und darauf wird der die Wicklung durchfließende Strom durch den Wert des Emitterstromes begrenzt. In dem Hauptpatent sind die Durchschaltemagnete die Stangenmagnete und die als Haftmagnete ausgebildeten Brückenmagnete des Mehrfachwählers. Die Erfindung befaßt sich nun mit der Verbesserung der Steuerschaltung für solche Haftmagnete.

Es sind an sich Schaltmagnete bekannt, die infolge von Remanenz nach ihrer Magnetisierung angezogen bleiben und die durch einen dem Arbeitsstrom entgegengesetzt gerichteten Strom entmagnetisiert und zum Abfall gebracht werden.

Wenn als Durchschaltemagnete Haftmagnete verwendet werden, so sind damit folgende Vorteile verbunden. Einerseits kann durch die Ansteuerung mit kurzen Abwerf- oder Abwurfimpulsen Strom gespart werden, und andererseits kann die Wicklung des Haftmagneten elektrisch und räumlich so bemessen werden, daß sie nur einer Impulsbelastung, nicht aber einer Dauerbelastung standzuhalten braucht. Würde nun aus irgendeinem Grund das Steuersignal Schaltungsanordnung für eine
Auswahleinrichtung für elektrische Einrichtungen

Zusatz zum Patent: 1184 384

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart W, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:

Henri Benmussa, Meudon, Seine-et-Oise;

Stanislas Kobus, Paris (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 5. Juli 1962 (903 034)

für die Steuerschaltung (Speiseschaltung) des Haftmagneten zu lang, so könnte der Haftmagnet beschädigt oder zerstört werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Schaltungsanordnung der vorgenannten Art zum Anwerfen und Abwerfen eines Haftmagnetes zu schaffen, bei der der Haftmagnet vor unzulässig langdauernder Ansteuerung geschützt ist. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in an sich bekannter Weise eine Speiseschaltung für das An- und Abwerfen der in der Auswahleinrichtung angeordneten Haftrelais und Haftmagnete vorgesehen ist, mit der in einer bestimmten Zeitspanne immer nur eines dieser Schaltelemente verbindbar ist, und daß diese Speiseschaltung aus einem vermittels eines Transformators mit einem Leistungstransistor gekoppelten Steuertransistor besteht, und daß ein dem Steuertransistor zugeführter Anwerfimpuls einen dem anzuwerfenden Schaltelement zugeleiteten Stromimpuls auslöst, dessen Amplitude durch die Sättigung des Leistungstransistors begrenzt

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oder vermindert wird und dessen Dauer durch die an der Basiselektrode des Transistors TrIl erzeugt

magnetische Sättigung des Kernes des Transformators wird, das ihn sperrt.

vermindert wird. In der Kollektorschaltung des Transistors TrIl

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die fließt kein Strom, doch fließt ein Sperrstrom von — ν

Wicklung des anzuwerfenden Schaltmittels in dem 5 über den Widerstand R13, die Primärwicklung I des

Basisstromkreis des Leistungstransistors, dessen KoI- Transformators Tf 11, den Widerstand R12 zu —V.

lektorelektrode direkt an negativem Potential liegt, Die elektrischen Werte der Schaltelemente in diesem

in Reihenschaltung mit diesem verbunden, um in Stromkreis sind derart bemessen, daß dieser Strom

dieser Wicklung einen induzierenden Magnetfluß von in dem Kern des Transformators Γ/ll den von dem

passender Flußrichtung zu erzeugen. io vorhergehenden Schaltvorgang zurückgebliebenen

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bei Remanenzfluß aufhebt; wenn dies nicht geschähe, einer Abwerfschaltung für Haftrelais oder Haft- würde sonst nach Übertragung eines Impulses eine magnete, mit der die obengenannte Anwerf wicklung gewisse Remanenz bleiben. Die Diode Di 15 ist gemitteis anderer Auswahlkontakte verbindbar ist und sperrt.

die mit Ausnahme der Verdrahtung des Leistungs- 15 Durch den Widerstand R15, die Sekundärwicktransistors dieselbe wie die Anwerfschaltung ist, die lung II des Transformators T/11, die Diode Di 14 Wicklung des abzuwerfenden Schaltmittels im KoI- und den Widerstand R14 fließt ein Strom, der an der lektorstromkreis des Leistungstransistors in Reihe Basiselektrode des Transistors Tr 12 infolge des an mit diesem geschaltet, dessen Basiselektrode direkt der Diode Di 14 auftretenden Spannungsfalles ein an positivem Potential liegt, um in dieser Wicklung 20 gegenüber dem am Emitter anliegenden Potential einen zur Anwerfflußrichtung entgegengesetzt gerich- positives Potential von geringer Höhe erzeugt, woteten Magnetfluß zu erzeugen. durch der Transistor Tr 12 gesperrt wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist ein an Auf die gleiche Weise ist der Transistor Tr 13 einer Spannungsquelle liegender Widerstand mit der durch das über den Widerstand R17 an seiner Basis-Primärwicklung der Koppeltransformatoren der An- 25 elektrode anliegende positive Potential +v gesperrt, werf- und der Ab werf schaltungen in Reihe geschaltet, weil die Leitung bll in der Logischen Schaltung CL so daß im Ruhezustand in der Primärwicklung ein an Erde gelegt ist. In der Primärwicklung I des TransStrom fließt, der einen Magnetfluß erzeugt, der die formators T/12 fließt kein Strom. Der Transistor in dem Kern des Transformators nach einem Steuer- Tr 14 ist durch das an seiner Basiselektrode animpuls auftretende Remanenz austilgt, damit die beim 3° liegende positive Potential + ν gesperrt,
nächsten Steuerimpuls auftretende Flußänderung in Nach Schließen der Auswahlkontakte wirft die dem Kern das höchste erreichbare Ausmaß vom Logische Schaltung CL den Elektromagnet E an, in-Wert Null bis zur Sättigung erreicht. dem sie einen negativen Impuls an die Leitung dgl

In Weiterbildung der Erfindung ist ein Sperr- anlegt. Auf die Dauer dieses Impulses geht der Trantransistor zwischen einen Leistungstransistor und die 35 sistor TrIl in den Sättigungszustand über. Die Wicklung des zu steuernden Schaltmittels eingeschal- Primärwicklung I des Transformators T/11 liegt tet, der gewöhnlich zur gleichen Zeit durch eine ge- über den Transistor TrIl an Erdpotential. In dieser trennte Steuerung in den leitenden Zustand versetzt Wicklung I kehrt sich die Stromrichtung um, und der wird wie der Leistungstransistor, jedoch dann nicht Strom erreicht sehr rasch einen durch den Widerin den leitenden Zustand gesteuert wird, wenn einer 40 stand R13 begrenzten Höchstwert. Der Magnetfluß von den Leistungs- oder Sperrtransistoren zum im Kern des Transformators T/11, der durch den Schutz der Auswahlkontakte und der zu steuernden Vorstrom auf dem Wert Null gehalten wird, steigt Einrichtungen gegen das direkte und dauernde An- dann rasch bis zur Sättigung an. Dadurch gelangt liegen der Speisespannung selbst kurzgeschlossen ist. ein Impuls negativen Potentials an die Basiselektrode

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der 45 des Transistors Tr 12, wie aus dem durch Punkte Erfindung. Es ist ein Haftelektromagnet £ gezeigt, gekennzeichneten Windungssinn der Transformatorder die Funktion eines Durchschaltemagneten in wicklungen entnehmbar ist. Die Dauer dieses Imeiner Stufe erfüllt und die zugehörige Anwerf- und pulses ist durch die Sättigungszeit des Transformators Abwerfschaltung der Stufe, zu der dieser Elektro- TrIl begrenzt. Der entstehende Stromstoß genügt, magnet gehört. Diese Schaltungen werden dann wirk- 50 den Transistor Tr 12 in den Sättigungszustand zu sam, wenn der Elektromagnet E durch Schließen versetzen.

eines Abschnittsauswahlkontaktes ss und eines Gleichzeitig liegt an der Leitung bll ein Impuls Gruppenauswahlkontaktes 5« 1 oder sn 2 ausgewählt negativen Potentials an. Dadurch wird der Tranworden ist. sistor Tr 13 leitend. Der Kollektorstrom dieses Tran-

Die Anwerfschaltung besteht im wesentlichen aus 55 sistors ist durch den Widerstand R18 begrenzt. Vereinem Steuertransistor TrIl und einem Leistungs- mittels des Transformators T/12 gelangt ein Impuls transistor Tr 12, der durch den Transformator T/11 negativen Potentials an die Basiselektrode des Tranmit dem Steuertransformator TrIl gekoppelt ist. sistors Tr 14, der dadurch leitend wird.
Dazu gehört ferner noch eine aus dem Transistor Es fließt dann ein Strom von Erde über den Kon-Tr 13 und dem mit diesem durch einen Transformator ⁵° taktss, die Elektromagnetwicklung E, Kontakt sn 1, Tf 12 gekoppelten Transistor Tr 14 bestehende Sperr- die Transistoren Tr 14 und Tr 12 zur Spannungsschaltung, quelle — V. Nach einem sehr raschen Stromanstieg,

An der Schaltung liegen vier Potentiale +F, +v, wie im Hauptpatent (121362 Villa/21a³) beschrie-

— v, — V an, die etwa die Werte +48V, +24V, ben, wird der Strom hauptsächlich durch die Sätti-

—24 V und —48 V aufweisen können. 65 gung des Transistors Tr 12 begrenzt. Darüber hinaus

Im Ruhezustand fließt ein Strom von der Potential- wird die Dauer des Stromstoßes durch die Sättigung

quelle +v über den Widerstand RU und die Lei- des Transformators Tf 11 und zusätzlich durch die

rung dgl, durch den ein kleines positives Potential des Transformators Tf 12 eingeschränkt, wie bereits

oben bemerkt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Elektromagnet £ nicht beschädigt oder zerstört werden kann. Wenn die Steuerimpulse auf den Leitungen dgl und bll beendet sind, dann gehen die Transistoren JrIl und Tr 13 wieder in den sperrenden Zustand über.

Die an den Klemmen der Primärwicklung I des Transformators T/11 auftretende Überspannung wird durch Entsperren der Diode Di 15 und der Zenerdiode Dz 12 unwirksam gemacht. Am Kollektor des Transistors TrIl tritt ein über das Potential — F hinausgehendes negatives Potential auf eine Dauer auf, die durch die Zenerdiode Dz 12 in ihrem leitenden Zustand bestimmt ist. Beispielsweise tritt am Kollektor des Transistors TrIl bei einer Zenerspannung von 6 V und einem Potential von — V— —48 V ein Potential von —54 V auf. Eine solche Anordnung gestattet die Entladung der Selbstinduktion bei der höchsten vom Transistor gerade noch ertragbaren Spannung daher innerhalb der kürzesten erreichbaren Zeitspanne ohne jede Gefahr.

In dieser Zeitspanne kehrt sich die Richtung der in der Sekundärwicklung II des Transformators T/11 erzeugten Spannung um und dies bewirkt, daß der Transistor Tr 12 sehr rasch gesperrt wird.

Die an den Klemmen der Primärwicklung I des Transformator T/12 auftretende Überspannung wird durch die leitend gewordene Diode Di 13 unschädlich gemacht. Es ist zu dieser Diode keine Zenerdiode in Reihe geschaltet, wie dies bei der Diode Di 15 der Fall ist, weil die durch den über die Leitung bll gesteuerten Sperrstromkreis zur Basiselektrode des Transistors Tr 13 im Sperrstromkreis des Transistors Tr 14 fließenden Ströme viel schwächer sind als die im Steuerstromkreis für den Elektromagneten E fließenden Ströme.

Die an den Klemmen der Wicklung des Elektromagneten E auftretende Überspannung wird durch die leitend werdende Diode Di 11 und die Zenerdiode Dz 11 unschädlich gemacht.

Wenn die aufzubauende Verbindung durch Anwerfen des Elektromagneten E hergestellt ist, dann werden die Auswahlschaltmittel ausgelöst, insbesondere werden die Kontakte sn 1 und ss geöffnet. Diese Kontakte werden niemals unter Strom betätigt, wodurch ihre Lebensdauer und Verwendungszeitspanne größer wird.

Der Elektromagnet E wird in gleicher Weise abgeworfen, wenn nach einem Auswahlvorgang die Kontakte ss und sn2 geschlossen werden. Die Logische Schaltung CL legt dann einen Impuls an die Leitungen dgl und bll. Der an die Leitung dgl angelegte Impuls kann eine der Höhe der Betriebsspannung umgekehrt proportionale Dauer haben, wie dies in dem Patent 1184 384 beschrieben ist, um unabhängig von der jeweils herrschenden Betriebsspannungshöhe eine immer gleichbleibende Gegenmagnetisierungswirkung zu erhalten.

Die Abwerfschaltung wirkt in gleicher Weise wie die Anwerfschaltung. Die Schaltelemente mit gleicher Funktion sind mit gleichen Bezeichnungen versehen wie die in der Anwerfschaltung, doch steht in dem Zahlenindex als erste Ziffer eine 2 an Stelle einer 1.

Die Schaltung der Transistoren Tr22 und Tr24 ist jedoch verschieden von der der Transistoren Tr 12 und Tr 14, um einen gegensinnigen Gleichstromfiuß im Elektromagnet E zu ermöglichen. An der Emitterelektrode des Transistors TrIl liegt das Potential + ν und an seiner Basiselektrode das Potential + F; der Nutzstrom fließt von Erde über die Wicklung JE in Richtung zum Kollektor, nicht wie im Anwerfstromkreis in Richtung von Erde zur Basis. Der Transistor Tr 14 ist im Gegensatz zu dem Transistor Tr 14 mit seinem Kollektor in Reihe zur Wicklung £ geschaltet und die Diode Dill liegt in Reihe zum Kollektorstromkreis des Transistors Tr 11, damit der Transistor Tr 24 durch den Kollektorstrom Ico des Transistors Tr 11 in den Sperrzustand versetzt werden kann.

Wenn an die Leitungen dgl und bll ein Impuls angelegt wird, dann fließt ein Strom von + F über den Transistor Tr 11, Wicklung II des Transformators TfIl parallel zur Diode Dill, Transistor Tr 24, Kontakt sn 2, Wicklung E, Kontakt ss zur Erde.

Wenn der Impuls beendet ist, gehen die Transistoren Tr 11 und Tr 24 wieder in den sperrenden Zustand über und die Kontaktes«2 und ss werden wieder geöffnet.

Die Leitungen el 11, el 11, el 11 und c/22 dienen zur Funktionsüberwachung der einwandfreien Schaltfolge in der Anwerf- und Abwerfschaltung durch die Logische Schaltung vermittels entsprechender Schaltmittel und zur Feststellung von Fehlern und Vorkommnissen in diesen Schaltungen.

In einem jeden der beiden Stromkreise zum Anwerfen und zum Abwerfen des Elektromagneten E sind zwei Transistoren in Reihe geschaltet, damit bei Kurzschluß des einen oder des anderen von ihnen durch eine Betriebsstörung die Betriebsspannung nicht zu lange Zeit an der Wicklung £ anliegt und die Kontakte ss und snl bzw. sn2 dann unter Strom betätigt werden. Ein durch die Logische Schaltung festgestellter Kurzschluß wird durch ein Signal angezeigt; solange ein solches Signal ansteht, ist es unzulässig, die Steuerimpulse anzulegen.

Es ist möglich, Halbleiter von einem anderen Leitfähigkeitstyp oder Thermionenröhren als Schaltmittel zu verwenden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu überschreiten; auch können gewisse andere Schaltmittel gewechselt oder abgeändert werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für eine Auswahleinrichtung für elektrische Einrichtungen, insbesondere in Fernsprechvermittlungseinrichtungen mit Selbstwählbetrieb, in einem beliebig viele Koppelstufen enthaltenden Koppelfeld bei der die Durchschaltung der einzelnen Koppelstufen in dem Koppelfeld durch von Elektromagneten betätigbare Mehrfachschalter erfolgt, bei denen der Durchschaltemagnet eines jeden Mehrfachschalters in den Kollektorstromkreis eines Leistungstransistors eingeschaltet ist, der durch Einstellung eines genügend starken Emitterstromes im Sättigungsbereich betrieben wird, so daß eine hohe Spannung an der Wicklung des Durchschaltemagneten anliegt und dieser in sehr kurzer Zeit anzieht, worauf der die Wicklung durchfließende Strom durch den Wert des Emitterstromes begrenzt wird, nach Patent 1184 384, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Speiseschaltung für das An- und Abwerfen der in der Auswahleinrichtung angeordneten Haftrelais und Haftmagnete (£) vorgesehen ist, mit der in einer bestimmten Zeitspanne immer

nur eines dieser Schaltelemente (E) verbindbar ist, und daß diese Speiseschaltung aus einem vermittels eines Transformators (T/11, T/21) mit einem Leistungstransistor (Tr 12, Tr 22) gekoppelten Steuertransistor (Tr 11, Tr 21) besteht, und daß ein dem Steuertransistor zugeführter Anwerfimpuls einen dem anzuwerfenden Schaltelement (£) zugeleiteten Stromimpuls auslöst, dessen Amplitude durch die Sättigung des Leistungstransistors (TrH, Tr22) begrenzt oder vermin- dert wird und dessen Dauer durch die magnetische Sättigung des Kernes des Tranformators (Γ/11, Γ/21) vermindert wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (E) des anzuwerfenden Schaltmittels in dem Basisstromkreis des Leistungstransistors (Tr 12) mit diesem in Reihenschaltung verbunden ist und daß die Kollektorelektrode dieses Leistungstransistors direkt an negativem Potential (-F) liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zum Abwerfen durch Remanenz haftender Haftrelais oder Haftmagnete, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindung der Wicklungen der abzuwerfenden Schaltmittel (E) Auswahlkontakte (ss, sn2) vorgesehen sind, durch die die abzuwerfenden Schaltmittel mit der Abwerfschaltung selektiv verbindbar sind, daß die Wicklung (E) des jeweils abzuwerfenden Schaltmittels in den Kollektorstromkreis des Leistungstransistors (Tr 22) in Reihe mit diesem geschaltet ist und daß die Basiselektrode dieses Leistungstransistors direkt an positivem Potential (+V) liegt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einer Spannungsquelle (—ν, +v) liegender Widerstand (R13, R18; R23, R28) mit der Primärwicklung (I) der Koppeltransformatoren (TfU, Tf 12; Tf 21, Tf 22) in der Anwerf- und in der Abwerfschaltung in Reihe geschaltet und derart bemessen ist, daß der in den Primärwicklungen (I) der Koppeltransformatoren fließende Gleichstrom einen Magnetfluß in den Transformatorkernen erzeugt, der die darin nach einem Steuerimpuls auftretende Remanenz gerade kompensiert.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrtransistor (Tr 14, Tr 24) zwischen einen Leistungstransistor (Tr 12, Tr 22) und die Wicklung (E) des zu steuernden Schaltmittels eingeschaltet ist und daß dieser durch eine getrennte Steuerung (bll, bl2) gewöhnlich im gleichen Zeitpunkt wie der zugeordnete Leistungstransistor (Tr 12, Tr 22) in den leitenden Zustand versetzbar ist, jedoch dann nicht in den leitenden Zustand steuerbar ist, wenn einer der Leistungs- oder Sperrtransistoren (Tr 12, Tr 22; Tr 14, Tr 24) kurzgeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 903 594.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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