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Schaltungsanordnung zum Schutz von Teilnehmerstationen mit Wähl-
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einrichtungen in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen gegen
Uberspannungen.
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gegen Überspannungen.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von Teilnehmerstationen
mit Wähleinrichtungen in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, gegen Überspannungen.
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Zum Schutz von an Leitungen eines Fernmelde-, insbesondere Fernsprechnetzes
angeschlossenen Einrichtungen gegen Überspannungen ist es bereits bekannt, am Eingang
der zu schützenden Einrichtungen Schutzeinrichtungen vorzusehen. Diese Schutzeinrichtungen
bestehen abhängig von der Art der zu schützenden Einrichtung im allgemeinen aus
gasgefüllten Überspannungsableitern für den Grob schutz und/oder aus Dioden oder
Zenerdioden für den Feinschutz, die zwischen die Adern der Anschlussleitung geschaltet
sind. Insbesondere werden zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Zenerdioden verwendet,
um einen von der Polarität der Überspannungen unabhängigen Schutz zu gewährleisten.
Da Dioden und Zenerdioden ohne Schaden nur einen begrenzten Strom vertragen, sind
in Reihe dazu niederohmige Begrenzerwiderstände erforderlich, die zugleich eine
Spannungsteilung und damit eine stufenweise Herabsetzung der maximalen Spannung
ermöglichen. Diese Begrenzerwiderstände werden in der Regel als Längswiderstände
und die Zenerdioden als Querwiderstände parallel zum Verbraucher in die Leitung
eingefügt, da an den Begrenzerwiderständen in der Regel ein höherer Spannungsfall
auftritt. Diese Längswiderstände stellen damit in der Regel eine zusätzliche Last
für die Leitung dar, wenn sie nicht zufällig durch den Innenwiderstand von anderweitig
genutzten Bauelementen verwirklicht werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, für Schaltungsanordnungen der
eingangs genannten Art eine vorteilhafte Lösung zu schaffen.
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Dieses wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass parallel zur
Stationsschaltung die Reihenschaltung eines polungsunabhängigen spannungsbegrenzenden
Schutzwiderstandes und eines niederohmigen Begrenzerwiderstandes angeordnet ist
und dass im Wählzustand der Schutzwiderstand der Wähleinrichtung und der Begrenzerwiderstand
der Stationsschaltung parallel geschaltet ist.
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Gemäss der Erfindung wird auf einen Längswiderstand verzichtet.
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Im normalen Betriebszustand liegen Begrenzerwiderstand und spannung.
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abhängiger Schutzwiderstand in Reihe parallel zur Station. Sie bilden
damit einen Nebenschluss zur Stationsschaltung, was in der Regel ausreicht, wenn
die Stationsschaltung keine elektronischen Bauteile beinhaltet. Im Wählzustand dagegen
liegt der Schutzwiderstand quer zum Eingang der Wähleinrichtung und der Begrenzerwiderstand
parallel zur Station, die damit in etwa kurzgeschlossen und somit unwirksam ist.
Infolge Beibehaltung der Reihenschaltung beider Widerstände bleibt im Überlastfall
die Spannung am Eingang der Wähleinrichtung auf den Schwellenwert des Schutzwiderstandes
begrenzt, so dass in der Wähleinrichtung wesentlich empfindlichere Bauelemente geschützt
werden können.
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Als Schutzwiderstand sind ebenfalls zwei gegensinnig in Reihe geschaltete
Zenerdioden möglich. Bei höheren Leistungen ist dagegen ein Varistor vorteilhafter.
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Bei Wähleinrichtungen mit Impulsgabe durch einen Halbleiterkontakt
lässt sich der Schutz gegemäss einer Weiterbildung der Erfindung wirkungsvoll dadurch
verstärken, dass der Halbleiterkontakt durch eine vom Eingang der Wähleinrichtung
abgeleitete Sperrspannung bei Uberschreiten einer vorgegebenen Eingangsschwellspannung
gesperrt wird. Diese Lösung beruht auf folgender itberlegung: Halbleiterschalter
sind in der Regel spannungsfest genug, nur die mit der Uberspannung verbundenen
hohen Ströme führen zu einer Zerstörung. Sperrt man daher die Transistoren mit einer
von der Überspannung abgeleiteten Steuerspannung, so ergibt sich in Verbindung mit
dem Schutzwiderstand am Eingang eine
einfache und ausgezeichnete
Schutzwirkung.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass dem Eingang der Wähleinrichtung ein Spannungsteiler mit Zenerdiode parallelgeschaltet
ist, dessen eine Widerstandshälfte dem Emitterwiderstand eines Steuertransistors
für den Halbleiterkontakt bildet, und dass dem Basiswiderstand mit der Basisemitterstrecke
des Steuertransistors in Reihe eine Diode parallelgeschaltet ist, die zugleich mit
dem Emitterwiderstand in Reihe parallel zur Stromversorgung der Wähleinrichtung
liegt und die an der Emitterbasisstrecke des Steuertransistors im Uberlastfall auftretende
Sperrspannung begrenzt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung seien nachfolgend anhand eines
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt im einzelnen eine an die beiden Adern a und b anschaltbare
Sprechschaltung SS einer Fernsprechstation und, eine über eine dreipolige Steckverbindung
mit den Anschlusspunkten sl bis s3 in die Anschlussleitung einschaltbare Wähleinrichtung
WE für eine tastengesteuerte Impulswahl. Die Anschlusspunkte der Wähleinrichtung
sind so gewählt, dass mit gerings möglichen Kontaktaufwand ein Austausch der Wähleinrichtung
gegen anders arbeitende Einrichtungen möglich ist. Von der Wähleinrichtung WE sind
lediglich die eine Graetzbrücke bildenden Dioden D1 bis D4 für den Verpolungsschutz
sowie der als Impulskontakt wirkende Transistor T1 mit seinem Steuertransistor T2
sowie die gemeinsamen Tastenkontakte Tal, Ta2, Tr und ein Kontakt nsa eines bistabilen
Relais für die Umschaltung vom Sprechzustand in den Wählzustand und umgekehrt gezeigt.
Alle übrigen Funktionsteile der Wähleinrichtung sind in dem mit ZG bezeichneten
Block zusammengefasst, da sie für das Verständnis der Erfindung ohne Belang sind.
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Die Arbeitsweise dieser an sich bekannten Anordnung ist kurz folgende:
Im Sprechzustand ist die Sprechschaltung SS mit den
beiden Adern
a und b der Anschlussleitung verbunden. Die Wähleinrichtung WE ist in diesem Zustand
durch die Kontakte Tr und nsa kurzgeschlossen. Wird dagegen eine der Zifferntasten
der Wähleinrichtung betätigt, so wird über den gemeinsamen Tastenkontakt Tal die
Sprechschaltung unwirksam geschaltet, da der Widerstand RB sehr niederohmig ist.
Weiterhin wird mit Kontakt Tr det Kurzschluss der Wähleinrichtung aufgehoben und
mit Kontakt Ta2 der Transistor T2 leicht aufgesteuert, so dass auch der Transistor
T1 leitend und damit die Stromversorgung der übrigen Funktionsteile ermöglicht wird.
Als Folge davon wird ein nicht dargestelltes bistabiles Relais umgeschaltet, das
mit seinem Kontakt nsa den gemeinsamen Tastenkontakt Tal überbrückt, so dass der
Wählzustand unabhängig von der Fortdauer der Tastenbetätigung aufrecht erhalten
bleibt, bis die durch die jeweilige Zifferntaste festgelegte Impulsserie zur Aussendung
gelangt ist. Die in diesem Betriebszustand am Ausgang nsi der Impulserzeugerschaltung
erscheinenden Steuerimpulse sperren im bekannten Rhythmus den als Impulskontakt
wirkenden Transistor T1 und übermitteln so die Wählinformation über die Anschlussleitung
zur nicht dargestellten Vermittlungsstelle. Sobald alle in die Wähleinrichtung eingegebenen
Ziffern ausgesendet sind, kehrt die Wähleinrichtung in die Ruhelage zurück. Damit
wird auch der Kontakt nsa wieder umgelegt und die Wähleinrichtung wieder unwirksam
geschaltet.
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In Auswirkung der Erfindung sind parallel zu den Steuerkontakten der
Wähleinrichtung im Leitungszug und zur Sprechschaltung zwei Widerstände vorgesehen,
von denen der eine V ein Varistor ist, der beispielsweise erst bei einer Spannung
von 100 V leitend wird, und der andere R3 ein niederohmiger Drahtwiderstand.
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Im Sprechzustand begrenzen diese Widerstände den Stromfluss über die
Kontakte Tr und nsa im Leitungszug und über die Sprechschaltung SS. Da die Wähleinrichtung
WE in dieser Betriebsphase kurzgeschlossen sind, ist sie gleichfalls hinreichend
geschützt.
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Im Wählzustand dagegen liegt der Varistor V unmittelbar parallel zur
Wähleinrichtung und der Begrenzerwiderstand R3 ist über die Kontakte Ta7 bzw. nsa
zur Sprechschaltung SS parallelgeschaltet.
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Der Varistor V begrenzt somit den Spannungsanstieg am Eingang der
Wahleinrichtung und der Widerstand RB denan der Sprechschaltung im Uberlastfall.
Da der sehr niederohmige Quellwiderstand der Uberspannungsquelle sehr hohe Ströme
nach sich zieht, die zur Zerstörung des als Impulskontakt wirkenden Transistors
T1 führen würden, wird der Impulskontakt bei Uberschreiten einer vorgegebenen Eingangsschwellspannung
automatisch gesperrt. Zu diesem Zweck ist mit dem Emitterwiderstand R1 des Transistors
T2 ein weiterer Widerstand R5 und eine Zenerdiode ZD in Reihe geschaltet. Infolge
des Stromflusses über diesen Spannungsteiler nach Durchbruch der Zenerdiode ZD wird
das Potential am Emmtter des Transistors T2 derartig erhöht, dass der Transistor
T2 sperrt. Als Folge davon wird auch der Transistor Ti gesperrt.
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Die Diode D6 verhindert dabei, dass der Spannungsabfall an der Basisemitterstrecke
des Transistors T2 zu gross wird und diese Strecke durchschlägt. Insgesamt ergibt
sich somit eine sehr wirksame Schutzschaltung, die sowohl die Wähleinrichtung WE
als auch die Sprechschaltung SS in ausreichendem Masse schützt.
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Fig. 2 zeigt eine andere Anordnung der Kontakte der Wähleinrichtung,
die dadurch bedingt ist, dass die Kontakte Ta7 und Tr der Fig. 1 zu einem einzigen
Umschaltekontakt Tg zusammengefasst sind. Die Wirksamkeit der Anordnung nach Fig.
1 wird dadurch nicht verändert.
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4 Patentansprüche 2 Figuren