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"Schaltungsanordnung zum Erkennen defekter Ueberspannungs-
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schutzmittel in Fernsprechleitungen".
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Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Erkennen defekter Ueberspannungsschutzmittel
in den Anschlussschaltungen von Fernsprechleitungen, die über Ruhe-Speisewiderstände
an die zentrale Batterie angeschlossen sind und zum Detektieren des Zustandes der
Teilnehmerschleife an einem Schleifendetektor angeschlossen sind und zum Verbinden
der Ferusprechleitung mit einer Speisebriicke an Schaltmittel angeschlossen sind.
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Es ist notwendig, Ferusprechleitungen, die an Fernsprechzentralen
angeschlossen sind, vor Ueberspannungen zu schützen. Dazu sind verschiedene Mittel
bekannt u.a. werden dazu Schmelzsicherungen und Klemmdioden verwendet.
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Es ist weiter notwendig zu Ueberwachen, dass die Schmelzsicherungen
und die Diodensicherung intakt sind.
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Aus der franzi@i @ a Pattn@schrift 2,223,918 ist @@
System
zum Erkennen der Unterbrechung einer Schmelzsicherung in einer Fernsprechleitung,
der ein Detektor für falsche Aufrufe zugeordnet ist, bekannt.
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Die Schmelzsicherung ist in diesem bekannten System derart ausgebildet,
dass nach Ansprechen ein Kurzschluss zwischen den Adern der Fernsprechleitung verursacht
wird Dieser Kurzschluss kann mit hilfe des Detektors für fal sehe Aufrufe detektiert
werden.
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Schmelzsicherungen, die durch ihre besondere Konstruktion selbst
erkennen können, dass sic angesprochen worden sind, d.h.
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dass sic ihre Sicherungsaufgabe erfüllt haben, sind teuer.
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Die Erfindung bezweckt nun ein Erkennungssystem zu schaffen, dasnicht
von einer besonderen Konstruktion der Ueberspannungs scltutzmittel abhängig ist.
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Das erfindungsgemässe System weist dazu das Kennzeichen auf, dass
die Ueberspannungsschutzmittel in demjenigen Kreis liegen, der von den Battericklemmen
über die Ruhe-Speisewiderstände zum Eingang des als Differenzspannungsdetektor ausgebildeten
Schleifendetektors führt, wodurch der Differenzspannungsdetektor eine geschlossene
Schleife (Aufruf) detektieren wird, vonn durch das nicht intakte Ueberspannungsschutzmittel
die Diferenzspannung am Eingang des Differenzspannungsdetektors abnimmt.
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Auf diese Weise wird durch das abwechselnde Detektieren eines Anrufes
und Unterbrechen eine Erkennung eines nicht intakten Ueberspannungsschutzmittels
erhalten.
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Die Erfindung wird anhand einiger, in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispie näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines
Systems nach der Erfindung.
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Fig. 2 ist ein Schaltbild einer Abwandlung einer Anschlussschaltung
zum Gebrauch im System nach Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt eine alternative Art uiid Weise der Befestigung der
Widerstände im Leitungskreis.
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Fig. 4 ist ein Schaltbild einer Abwandlung nach der Erfindung.
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in den Figuren 1, 2, 3 und 4 sind 1-1' die Eingangsklemmeii uiitl
2-2 1 die Ausgangsklemmen einer Anschlussschaltung für eine Tellnehmerleitung, deren
Adern a und b an die Klemmen 1-1' angeschlossen werden können.
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Die Klemmen 1-1' liegen an der Teilnehmerseite und die Ausgangsklemmen
2-2' liegen an der zentralen Seite der Schaltung.
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Die Fernsprechzentrale TE enthält ein Schaltnetzwerk SWN mit einer
Aiizajil Schaltstufen A, n und C, über die die Klemmen 2-2' der Anschlussschaltung
mit der Eingangsklemmen 3-3' einer Speisebrücke verbunden werden konnen, deren Ausgangsklemmen
bei 4-4' dargestellt sind.
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Mit -Vm ist in den Figuren 1, 2, 3 und 4 die Spannung der nicht geerdeten
Klemme der zentralen Batterie bezeichnet.
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Mit 5 und 5' und 6 und 6' sind Schmelzsicherungen im Bereich von 1A
bis 100 niA angegeben.
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Die Sicherungen 5 und 5' liegen in den Adern der Fernsprechleitung.
Die Sicherungen 6 uiid G' liegen im Kreis, der die Fernsprechleitung über die hochohmigen
Ruhe-Speiserwiderstände 7 und 7' mit der zentralen Batterie verbindet. Diese Sicherungen
6 und 6' brauchen abhängig vom gewünschten Schutz gegebenenfalls nicht vorhanden
zu sein. Das Erkennen intakter Sicherungen erfordert jedoch nicht Zusätzliches.
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Mittels der Dioden 8 und 8' und 9 und 92 werden Ueberspannungen auf
Erde und auf die Battcriespannung -Vm geklemmt.
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Die in den Adern der Fernsprechleitung liegen<len Widerstände
10 und 102 begrenzen den Strom beim Auftreten der Ueberspannungen. Diese Widerstände
dürfen einen Wert von etwa 10 bis 20 Ohm haben.
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Mit 11 ist e-n Differenzspannungsverstärker bezeichnet, dessen Eingangsklemmen
11-1 und 11-2 über die Widerstände 12 und 13 und 12 und 13' an die Adern der Fernsprechleitung
angeschlossen sind. Die hochohmigen Widerstände 12 und 13 und 12' und 13 ' dienen
nur dazu, die Spannungen der Adern durch Spannungsteilung in den Arbeitsbereich
des Verstärkers 11 zu bringen.
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Wenn der Teilnehmer die Schleife über die Tcilnehmerleitung schliedsst,
wird eine Anderung in der Eingangsspannung des Verstärkers 11 auftreten.
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Durch Anpassung des Widerstandes 14 kann eine derartige Einstellung
des Eingangs 11-2 erhalten werden, das beim Uebergang von einer geöffneten zu einer
geschlossenen Teilnehmcrschleife sich die Eingangs spannung des Verstärkers 11 in
ihrer Polarität umkehrt. Es ist dann möglich, einen Operationsverstärker in Form
eines Polaritätsdetektors zu verwenden. Wenn eine Änderung im Zustand der Teilnehmerleitung
vorhanden ist, wird diese am Ausgang 11-3 des Schleifendetektors 11 durch eine Anderung
im Signalpegel signalisiert.
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Konventionell wird der geschlossene Schleifenzustand mit Anruf und
der offene Schleifenzustand mit unterbrechen bezeichnet.
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Im Falle eines Anrtifes werden Steueranordnungen in der
Fernsprechzentrale
wirksam, die die Klemmen 2-2' der Anschlussschaltung über das Schaltnetzwerk SWN
mit den Klemmen 3-3' einer sogenannten Speisebrücke verbinden. Aus dieser Speisebrücke
wird der Teilnehmerleitung ein Speisestrom zugeführt, der zum Speise des Teilnehmergerätes
dient.
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Dic Speisebrücke cnthält auf konventionelle Weise einen Transformator
15 mit den Wicklungen 15-1, 15-2 und 15-3, einen Sperrkondensator 16 und die Speisewiderstände
17 und 17' , die an die zentrale Batterie angeschlossen sind. Die Widerstände 17
und 17' haben einen Wert von etwa 400 Ohm. Durch die Widerstände flicsst ein Strom
voii etwa 20 bis 40 mA abhängig von der Länge der Teilnehmerleitung.
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Der Strom durch die Widerstände 17 und 17' wird von einem Speisestromdetektor
18 detektiert. Die Eingangsklemmen 18-1 und 18-2 sind mittels der Widerstände 19
und 20 und 19 und 20' über die Widerstände 17 und 17 angeschlossen. Die Spannungen
an den Widerständen 17 und 17 , die eine Folge eines umlaufenden Schleifenstromes
sind, liefern am Eingang des Detektors 18 Beiträge, die zusammengezählt werden.
Ströme, die eine Folge sogenanntcr longi tudinaler Strömungeii sind, verursachen
am Detektor 18 Eingangsspannungen, die voneinander substrahiert werden. Der Detektor
18 ist daher für Längsströme unempfindlich.
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Wenn die Teilnehmerschleife geschlossen ist, besteht zwischen den
Eingangsklemmen des Verstärkers 18 eine gewisse Spannung. Wird die Schleife unterbrochen,
so wird diesc Spannung auf praktisch Null verringert. Unter Anwendung eines klcinen
"offset", wofür eine "junction"-Spannung ausreicht, kann hier ein Operationsverstärker
als Polaritätsdetektor verwendet werden.
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Dcr Signalpegel am Ausgang 18-3 gibt an, ob ein offener Schlcifen-oder
ein geschlossener Schleifenzustand detektiert wird.
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Normalerweise wird der Detektor 18 nach Herstellung einer Verbindung
mit der aufrufenden Teilnehmerleitung einen gesclllossenen Schleifenzustand detektieren.
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Beim weiteren Verbindungsaufbau überwacli t der Detektor 18 den aufrufenden
Teilnehmer nacJi wie vor. Legt der Teilnehmer den Ilörer auf, so detektiert dics
der Detektor 18 und leitet das Unterbrechen der Verbindung cin.
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Bisher ist in der Beschreibung die normale Wirkungsweise der Detektoren
11 und 18 beschrieben worden. Nun wird der Zustand betrachtet, dass infolgc des
Auftretens von Ueberspaiinungen eine Sicherung angesprochen hat.
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Durch Ausfall einer der Sicherungen 5 oder 6 nimmt die Spannung an
der Eingangsklemme 11-1 des Verstärkers 11 zu und zwar derart, dass sich die Polarität
der Spannung zwischen den Eingangsklemmen umkehrt. In dicsem Fall erkeiint der Detektor
11 einen Anruf. Dieser Anruf wird von der Fernsprechzentrale als ein normaler Anruf
behandelt. In der Speisebrücke detektiert der Detektor 18 jedoch keinc geschlossene
Schleife, weil dafür eine niederohmige Streclce von der a- Ader zur b-Ader notwendig
ist, die in diesem Fall nicht vorhanden ist. Dcr Detektor 18 wird dann das Unterbrechen
der Verbindung mit der Teilnehnerleituiig einleiten.
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Nach Unterbrechung der Verbindung erkennt der Schleifendetcktor 11
wieder cinen Anruf, wonach wieder eine Verbindung mit einer Speisebrücke aufgebaut
wird usw.
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Das Hin- und Herpendeln zwischen dem Zustand: Anruf (wie durch 11
detektiert) und dem Zustand: offene Schleife (wie durch 18 detektiert), bedeutet
ein starkes Kriterium, dass in einer Schmelzsicherung rille Unterbrechtung geben
muss. Dic bctreffende Teilnehmerleitung kann dann in die Abwerfstellung gebracht
werden, wonach eine Untersuchung an ort und Stelle durchgeführt werden kann bzw.
ein ferngesteuerter Tcst über eine spezielle Testverbindung durchgeführt werden
kann.
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Fällt eine der Sicherungen 5' oder 6' aus, so nimmt die Spannung
der Eingangsklemme 11-2 des Verstärkers 11 ab und zwar derart, dass sich die Polarität
der Spannung zwischen den Eingangsklemmen umkehrt. Der Verstärker 11 erkennt dann
einen Aufruf, wonach dann auf dieselbe Art und Weise wie für die Sicherungen 5 und
6 das Erkennen eines Defektes der Sicherung 5' oder 6' möglich wird.
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In Fig. 2 ist angegeben, auf welche Art und Weise das Erkennen des
defekten Zustandes einer Schmelzsicherung auf die Begrenzungsdioden ausgedehnt werden
kann.
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In Fig. 2 bezeichnen 21, 22, 23, 24, 25 und 26 Leiter, die durch
örtliche Metallisierungen von Kristalloberflächen gebildet werden. Zwischen diesen
Metallisierungen befinden sich die im Kristall gebildeten Halbleiterdioden. Durch
die angegebene Anordnung der Dioden 8, 8' und 9, 9' an den Adern der Teilnehmerleitung,
wobei die Ader immer über die Metallisierungen (21, 22, 23, 24) weiterläuft, wird
eine Unterbrechung der Fernsprechleitung erreicht, sobalt die Metallisierung nicht
angeschlossen ist bzw.
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diese selbst unterbrochen ist. Dadurch, dass die Batteriespannungen
über
die Mettallisierungen 25 und 26 der Begrenzungsdioden an die Widerstände 7 und 7t
angeschlossen werden, können auch diese Metallisierungen überwacht werden.
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In den Figuren 1 und 2 müssen die Widerstände 7 und 7' hochohmig
sein (40 kOhm) um eine kleine Uebertragungsdämpfung zu verursachen. Die Widerstände
können jedoch auch niederohmig sein (1 bis 2 kOhm), wenn in die Kreise der Widerstände
7 und 7' die Ruhekontakte eines Trennrelais aufgenommen sind. Das Trennrelais S,
Fig. 3, wird nach denl Verbinden der Teilnehmern ei tung mit einer Speisebrücke
erregt und schaltet dann mit den Kontakten s1 und s2 die Widerstände der Leitung
ab.
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Im Beispiel nach Fig. 4 sind die Klemmen 2-2' der Ansehlussschaltung
unmittelbar mit den Klenimen 3-3' der Speisebrücke verbunden. Die Speisebrücke ist
hier einzeln dem betreffenden Teilnehmer zugeordnet. Die Klemmen 4-4' sind an einem
Eingang des (nicht dargestellten) Schaltnetzwerkes angeschlossen.
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Ein gesonderter Detektor, wie Detektor 18 aus Fig. 1, ist in der
Speisebrücke nach Fig. 4 nicht vorijanden. nic Funktion des Dctektors 18 wird hier
vom Detektor 11 übernommen. Der Detektor 11 hat eine doppelte Funktion und zwar
das Detektieren von Anrufen und während des Gespräches das Ueberwachen der Teilnehmerl
e i. tung .
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Die Speisebrücke nach Fig. 4 unterscheidet sich weiterhin von der
nach Fig. 1 dadurch, dass zusätzlich ein Schaltkontaktpaar p1 uiid p2 eines Relais
P vorhanden ist. Diese Kontakte dienen im Ruhezustand zum Trennen der Speisewiders
stände 17 und 17 von der zentralen Batterie. Das Relais P wird erregt
und
die Kontaktc p1 und p2 geschlossen, wenn nach einem Anruf eine Verbindung zwischen
den Klemmen 4-4' der Speisebrücke und einem Verbindungsstromlauf der Fernsprechzentrale
hergestellt wird.
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Im Falle einer defektion Schlmenzsicherung wird der Detector einem
Anruf detektieren und die Fernsprechzentrale wird eine Verbindung mit den Klemmen
4-4' herstellen. Gleichzeitig wird das Relais IJ dadurch erregt, dass die Klcnune
27 mit Erde verbunden wird. Die beiden Adern der Teilnehmerleitung werden nur über
die Widerstände 17 und 17' gespeist und der Detektor 11 wird den Zustand einer offenen
Schleife detektieren.
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Dic Fernsprechzentrale wird dann die Verbindung mit der Speiscbrückc
unterbrechen und das Relais P aberregen. Dcr Detektor 11 detektiert danach wieder
einen Anruf und dann nach Erregung des Relais P den Zustand: offene Schleife. Das
Pendeln des Detektors 11 zwischen diesen zwei Zuständen bildet die Anzeige einer
dcfektion Schmelzsicherung.
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Das Relais P in Fig. 4 und das Schaltnetzwerk SWN in Fig. 1 stellen
Schaltmittel zum Verbinden der Teilnehmerleitung mit einer (niederohmigen) Speisung
dr, die während des Gespräches wirksam is Dic Speisung über die Wi Widerstände 7
und 7' bildet die Ruhrspeisung der Teilnehmerleitung. Diese Speisung erfolgt in
bezug auf die Stel le der Ueberspannungsschutzmittel an der Aussenseite. Die niederohmige
Speisung aus der Speisebrücke erfolgt an der Innenseite.
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Der Fortfall der Aussenspeisung der Teilnehmerleitung
beim
Defektgeraten eines Ueberspannungsschutzmittels, wodurch ein Anruf detektiert wird,
und das darauf folgende Einschalten der Innenspeisung, wodurch eine offene Schlcii'c
detektiert wird, bicten hier die Möglichkeit zum Erkennen der defekten Sicherung.