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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Schaltung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Art.
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Vielfach besteht in der Fernsprechtechnik das Problem, eine Schaltung
anzugeben, welche in der Lage ist in einem angeschlossenen Fernsprechapparat oder
einem entsprechend an eine Fernsprechleitung anzuschaltenden Gerät eine Schleife
als Zeichen für seine Aktivierung zu erkennen.
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Diese Information soll nun vielfach - gegebenenfalls in Abhängigkeit
von weiteren Bedingungen, welche vom Anwendungsfall bestimmt werden - als Schleifenbildung
auf eine Amts- oder Nebenstellenleitung weitergegeben werden, um einen Vermittlungsanreiz
zu erzeugen. Bei der Ausbildung einer derartigen Schaltung spielt vielfach die Tatsache
eine Rolle, daß nur sehr wenig Raum bzw. keine zusätzliche Stromversorgung zur Verfügung
stehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier eine einfache Schaltung
anzugeben, die - insbesondere in Form ihrer Weiterbildungen - , die bei der Anwendung
in einem Fernsprechnetz zu stellenden Anforderungen erfüllt.
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Eine bevorzugte Ausführung bezieht sich auf eine sogenannte "A2-Schaltung".
In der Fernmeldetechnik bedeutet der Begriff "A2-Schaltung" die Anschlußmöglichkeit
von zwei Fernsprechapparaten an einem Haupt- bzw. Nebenanschluß (HAsl, NAsl). Da
eine einfache Parallelschaltung der Apparate nicht zulässig ist, werden für diese
Schal-
tung bisher Sonderapparate mit erweitertem Gabelumschalter
benötigt. Ein derartiger Apparat wird als erster Apparat eingesetzt und schaltet
den nachgeschalteten zweiten Apparat bei Belegung ab. Als zweiter Apparat kann ein
normaler Fernsprechapparat eingesetzt werden. Der Nachteil dieser Schaltung besteht
darin, daß der erste Apparat stets bevorrechtigt ist, d.h. wenn vom zweiten Apparat
schon eine Belegung stattgefunden hat, wird sie durch Abnehmen des Handapparates
vom ersten Apparat unterbrochen.
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Die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ist jedoch nicht auf eine
derartige A2-Schaltung beschränkt, sondern ist auch für den parallelen Anschluß
einer größeren Anzahl von Apparaten bzw. entsprechenden Zubehöreinrichtungen geeignet.
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Die insbesondere an eine A2-Schaltung zu stellenden Forderungen lauten
beispielsweise: Keine ausschließliche Bevorrechtigung eines der beiden Teilnehmer.
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Einbaumöglichkeit der Schaltung einschließlich der notwendigen Klemm-
und Steckverbinder in eine Unterputzanschlußdose.
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Verwendungsmöglichkeit einfacher Apparaten ohne erweiterten Gabelumschalter.
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Keine besondere Netzspeisung, d.h. Stromversorgung der Schaltung
aus der AmtsSeitung.
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Die Funktion der Schaltung soll unabhängig sein von der Polung der
Anschlußleitung.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.
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Aus der gefundenen Lösung ergeben sich, gegebenenfalls unter Einschluß
von Weiterbildungen, insbesondere folgende Vorteile: Die Schaltung läßt sich wegen
der geringen Zahl benötigter Relais, die darüberhinaus in kleiner Bauform erhältlich
sind, in einer kleinen Unterputzdose von 55 mm Durchmesser unterbringen.
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Der zusätzliche Gleichstromwiderstand einer entsprechenden A2-Schaltung
kann im Anreizzustand (Belegen) weniger als 100 Ohm und im Gesprächszustand weniger
als 40 Ohm betragen.
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Der Vorteil der sogenannten Wählsternschalterfähigkeit ist gegeben,
da z.B. keine Gleichrichterbrückenschaltung mit Halbleiterdioden, wie sie sonst
für die Polungsunabhängigkeit notwendig wäre, mit ihrem bei kleinen Strömen ungünstigen
Widerstandsverhalen in die Leitung geschaltet werden muß.
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Eine zusätzliche Dämpfung von weniger als 0,2 dB im Gesprächszustand
wird eingehalten, was bedeutet, daß ein Schaltmittel in der Leitung weniger als
30 Ohm reell betragen müßte. Ein zwischen a- und b-Ader
liegender
Widerstand müßte einen Wert von mehr als 15 kOhm haben.
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Zwischen den beiden Apparaten der Schaltung wird im Gesprächs zustand
eine Nebensprechdämpfung von mehr als. 75 dB eingehalten.
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Die Funktion der Schaltung läßt sich in einem Speisestrombereich
von 17. .60 mA, gewährleisten.
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Der zusätzliche Gleichstromwiderstand in der Leitung während des
Gesprächszustands beträgt maximal 40 Ohm.
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Das Abschalten des jeweils nichtbelegten Apparates erfolgt zweipolig.
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Der Betrieb an normalen Amtsleitungen sowie Nebenanschluß leitungen.
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Das für die Abtrennung der jeweils nicht belegten Sprechstellen erforderliche
Relais fällt beim Wählvorgang nicht ab, wobei der Haltestromkreis mehr als 15 kOhm
betragen kann. (Ein entsprechendes monostabiles Relais müßte sich während des Wählvorgangs
bei Schleifenunterbrechungen von weniger als 80 ms Zeitdauer halten und beim Auslösen
nach einem Zeitraum von mehr als 100 ms abfallen, was eine entsprechende Dimensionierung
auch der resistiven Anteile der notwendigen Zeitkonstanten erfordern würde.) Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden
bei der nachste-
henden Darstellung einer bevorzugten Ausführung
der Elf in dung näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine Setzschaltung gemäß der
Erfindung, welche als Baugruppe geeignet ist, die zur Schleifenbildung notwendigen
Schaltvorgänge auszuführen, Figur 2 eine Rücksetzschaltung als Ergänzung zur Setzschaltung
gemäß Figur 1, Figuren 3 bis 5 Ausführungsformen von A2-Schaltungen, welche unter
Benutzung der Schaltungsbaugruppen gemäß Figuren 1 und 2 aufgebaut sind sowie Figur
6 die Schaltung gemäß Ausführungsbeispiel nach Figur 3 mit Bemessung.
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Eine Lösungsmöglichkeit mit kleinem Platzbedarf stellt die Schaltung
nach Figur 1 dar.
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Unter der Annahme, daß an der a-Ader negatives und an der b-Ader der
Haupt- oder Nebenanschlußleitung (HAsl bzw.
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NAsl) positives Potential anliegt, entsteht bei Schleifenschluß durch
den angeschlossenen Fernsprechapparat FeAp ein Spannungsbfall entsprechender Polarität
an einem Widerstand R1, der mit dem Fernsprechapparat in Serie geschaltet ist.
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Der gegenüber den Emittern zweier Transistoren T1 und T2 positive
Spannungsabfall gelangt über einen Koppelwiderstand R2 unter Aufladung eines Kondensators
C1 zur Basis
der Transistoren T1 und T2. Dadurch wird der npn-Transistor
T1 leitend, während der pnp-Transistor T2 gesperrt bleibt. Über den Transistor T1,
sowie über Dioden D2 und D3 einer Gleichrichterbrücke wird ein Kondensator C2 geladen.
Ein Widerstand R3 hat in der Schaltung lediglich eine Schutzfunktion und kann, abhängig
vom maximal zulässigen Kollektorstrom der verwendeten Transistoren, gegebenenfalls
entfallen.
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Bei umgekehrter Polung der Anschlußleitung (a- und b-Ader vertauscht)
wird bei Belegung durch den Spannungsabfall am Widerstand R1 ein negatives Potential
zur Basis des pnp-Transistors T2 übertragen. Ein Transistor T2 schaltet über die
Diode D1 positives Potential zum einen Pol des Kondensators C2, während über die
Diode D4 das negative Potential der b-Ader zum anderen Pol des Kondensators gelangt.
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Nach Überschreiten einer vorbestimmten Spannung am Kondensator C2
wird über ein geeignetes nichtlineares Schaltmittel NE mittels eines Schalters S
ein bistabiles Relais A über seine entsprechende Wicklung von einer ersten stabilen
Schaltstellung in die zweite überführt und schließt die gesamte Schleifenerkennung
über den eigenen Kontakt kurz. Damit wird eine Einfügungsdämpfung von weniger als
0,2 dB erreicht. Das nichtlineare Schaltmittel wird bevorzugt durch einen Thyristor,
dessen GateElektrode mittels eines Spannungsteilers aktiviert wird, oder durch ein
entsprechendes Schaltmittel realisiert. (vgl. dazu auch die entsprechenden Schaltungsteile
in der in der Rücksetzschaltung gemäß Figur 2 und die Darstellung gemäß Figur 6).
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Die Dioden D1 und D2 erfüllen eine Schutzfunktion für die Transistoren
T1 und T2. Sie verhindern jeweils eine Verpolung der Kollektoren der Transistoren
und damit einen Inversbetrieb.
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Der Kondensator C1 verhindert zusammen mit dem gemeinsamen Basiswiderstand
R2 das Durchschalten der Transistoren während einer anstehenden Rufwechselspannung.
Durch Fortlassen oder zeitweises Abschalten dieses Kondensators ist, die Schaltung
geeignet, vom angeschlossenen Fernsprechapparat FeAp abgegebene Wählzeichen zu erkennen,
wobei sich über einen entsprechenden Kontakt des bipolaren Relais die aufgenommenen
Impulse an entsprechende Schaltungsteile des Vermittlungsteils einer Nebenstellenanlage
weitergeben lassen. Die erfindungsgemäße Schaltung ist damit in der Lage in einer
Nebenstellenanlage durch geringfügig andere Beschaltung auch die Funktion der Wahlerkennung
zu übernehmen.
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Der in die Leitung geschaltete Widerstand Rl ist so bemessen, daß
daran bei minimalen Schleifenstrom noch ein Spannungsabfall von (ca.) 0,6 V zur
Ansteuerung der Translstoren abfällt. Damit ergibt sich für den Widerstand R1 ein
Wert von mehr als 35 Ohm. Die durch den abgehobenen Apparat erzeugte "Schleife"
ist also auf die Anschlußleitung durchgeschaltet und ruft entsprechend eine Amtsbelegung
hervor.
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Ein Varistor V dient zum Schutz der Transistoren bei Überspannungen
auf der Leitung. Die Durchbruchspannung des Varistors wird dabei kleiner gewählt
als die Sperrspannung der verwendeten Transistoren.
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Nach der Beendigung der Belegung durch den Fernsprechapparat ist die
Amtschleife bei Erkennung des Auflegens aufzuheben. Dabei muß das einem Apparat
-zugeordnete bistabile Relais, das nach Belegung über seine Anzugswicklung angesprochen
hat, durch eine geeignete Schaltung beim Auflegen des Handapparates über seine zweite
Wicklung in seinen Ruhezustand gelangen.
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Geeignet erscheinen könnte dazu ein Anschluß der zweiten Wicklung
als Spannungsüberwachung zwischen a- und b-Ader.
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Durch den Innenwiderstand des Fernsprechapparates von ca.
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300 Ohm ergibt sich in Abhängigkeit vom Schleifenstrom eine Spannung
von 5,1...14 V an den Adern. Beim Auflegen stellt sich die volle Versorgungsspannung
beispielsweise 60 V ein, und damit wäre durchaus ein Kriterium für den Zustand "Aufgelegt"
gegeben. Die Nachteile einer solchen Schaltung beständen aber darin, daß Schleifenunterbrechungen
von weniger als 80 ms während der Wahl noch nicht als Kriterium für ein Auflegen
gewertet würden, d.h. außer der Spannungsüberwachung müßte noch eine zeitliche über
wachung erfolgen. Diese Schaltung läge während des Gespräches immer parallel zum
Apparat und würde eine unerwünschte zusätzliche Dämpfung hervorrufen.
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Eine wesentlich bessere Lösung zum Erkennen des Auflegens ist in Figur
2 wiedergegeben. Ihre Funktion beruht auf der Benutzung eines bei neueren Fernsprechern
in jeder Ausführung vorhandenen Gabelumschaltkontakts, der im übrigen dem Anschluß
eines Zweitweckers dient. Bei aufgelegtem Handapparat ist der Anschluß W über einen
Gabelumschalterkontakt GU 1 mit dem a-Anschluß verbunden und wird bei Belegung abgetrennt.
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Figur 2 zeigt eine Rücksetzschaltung unter Ausnutzung des W-Anschlusses.
Nach Aktivierung des bistabilen Relais über seine Wicklung durch die Schleifenerkennung
und Setzschaltung, wird über einen eigenen Kontakt dieses Relais eine Rücksetzschaltung
zwischen W- und b-Anschluß vorbereitend geschaltet (wie es aus den nachfolgend zu
beschreibenden Figuren 3 bis 6 ersichtlich ist).
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Beim Auflegen wird dann über eine damit eingeschaltete Gleichrichterbrücke
G und einen Widerstand R4 ein Ladekondensator C3 bis auf eine vorgegebene Spannung
geladen.
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Nach Oberschreiten der entsprechenden Spannung wird über eine einen
nichtlinearen Spannungsteiler bildende Zenerdiode Z in Serie mit einem Widerstand
R5 parallel zu einem Kondensator C4 ein Thyristor Th gezündet und entlädt einen
Kondensator über die Rücksetzwicklung AII des bistabilen Relais. Das Relais schaltet
sich gleichzeitig mit einem entsprechenden eigenen Kontakt von dem W- bzw. b-Anschluß
ab, so daß bei einem eingehenden Ruf die Rücksetzschaltung nicht im Rufstromkreis
liegt.
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Die Blockschaltbilder gemäß Figuren 3 bis 5 zeigen mögliche Lösungen
einer A2-Schaltung, welche in einer Verbinderdose untergebracht werden kann.
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Allen Schaltungen gemeinsam ist die Schleifenerkennung mit einer Setzschaltung,
sowie die Rücksetzschaltung unter Ausnutzung des W-Anschlusses.
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Weiterhin ist bei allen Schaltungen verhindert, daß - beispielsweise
durch Erschütterungen - die bistabilen Relais
in eine falsche Lage
schalten und die Schaltung sich in einem unerwünschten Schaltzustand festhalten
kann. Durch Abschaltkontakte für die einzelnen Wicklungen ist gewährleistet, daß
die Schaltung aus einer Fehlschaltung heraus zu jedem Zeitpunkt in den korrekten
Zustand übergeht.
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Alle vorgeschlagenen Schaltungen arbeiten besonders günstig zusammen
mit angeschalteten Apparaten, welche Transistorsprechkapseln enthalten, da damit
ein definierter Innenwiderstand des Apparates gewährleistet ist.
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Darin ist keine Einschränkung zu sehen, da künftige Fernsprechapparate
ohnehin keine Kohlesprechkapseln mehr aufweisen werden.
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In der Ausführungsform einer Schaltung nach Figur 3 sind die beiden
je einem Apparat zugeordneten Schaltungsteile vollkommen gleichartig aufgebaut.
Somit ist kein Apparat in irgendeiner Form bevorrechtigt. In der Schaltung fließt
bei Belegung z.B. von der Sprechstelle SpSTl Schleifenstrom von der a-Ader über
den Kontakt b3, die Schleifenerkennung 1, die Apparateschaltung SpSTl und den Kontakt
b4 zur b-Ader. Das Relais A spricht an und schaltet mit seinen Kontakten a3 und
a4 die Sprechstelle SpSt2 ab.
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Gleichzeitig wird über den Kontakt al die Schleifenerkennung 1 kurzgeschlossen
und über den Kontakt a2 die Rücksetzschaltung vorbereitend angeschaltet. Beim Auflegen
wird über die Ruheseite des GU 1 die Rücksetzschaltung A aktiviert und trennt sich
über den Kontakt a2 anschließend wieder selbst ab.
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In der Schaltung gemäß Figur 4 wird eine Schleifenerkennung über die
Ruheseite des Gabelumschalterkontakts GU I des ersten Apparates geführt. Damit wird
bei absolut gleichzeitiger Belegung von beiden Sprechstellen SpStl sofort die zweite
Sprechstelle SpSt2 abgetrennt. Somit fällt für die Setzschaltung S1 der Spannungsabfall
nur eines Apparates (ca. 300 Ohm) an. Damit kann die Setzwicklung entsprechend hochohmiger
und die Kapazität des Kondensators C2 entsprechend kleiner ausgebildet werden.
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Durch das einpolige Abschalten der a-Ader bei Belegung an der ersten
Sprechstelle SpStl, kann sich auch der Weckerkondensator der zweiten Sprechstelle
SpSt2 nicht entladen, und damit kommt es auch bei der zweiten Sprechstelle SpSt2
bei Belegung und Auflegen nicht zum Weckeranschlag.
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In dieser Schaltung fließt bei Belegung beispielsweise von der Sprechstelle
SpStl Schleifenstrom von der a-Ader, den Kontakt bl, die Apparateschaltung, die
Schleifenerkennung 1 und den Kontakt b3 zur b-Ader. Über den eigenen Gabelumschalter
GU I wird die a-Ader des zweiten Apparats SpSt2 sofort abgetrennt, während nach
Anzug des Relais A auch die b-Ader über den Kontakt a4 abgeschaltet wird. Der Kontakt
a3 schließt die Schleifenerkennung 1 kurz und der Kontakt al schaltet wieder vorbereitend
die Rücksetzschaltung R1 an. Durch den Kontakt a2 wird verhindert, daß über die
Rücksetzschaltung R1 und den geschlossenen Kontakt al die a-Ader der Sprechstelle
SpSt2 angeschaltet bleibt.
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Beim Auflegen wird über GU 1 wiederum die Rücksetzschaltung R1 aktiv,
und die Schaltung geht in den Ruhezustand über.
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In der Schaltung gemäß Figur 5 kommt es unabhängig von der Polung
der Leitung an keiner Sprechstelle zum sogenannten flckerpjngll, da beide Schleifenerkennungen
1 und 2 jeweils über den Gabelumschalterkontakt GU I der Gegenstelle abgetrennt
werden. Ein geringfügiger Nachteil dieser Schaltung könnte ~allerdings darin bestehen,
daß es bei gleichzeitiger Belegung durch beide Sprechstellen zu keiner Sprechschleife
kommt. Bei Belegung beispielsweise von der Sprechstelle SpStl fließt Schleifenstrom
über die a-Ader, den Kontakt bl, die. Apparateschaltung, den Kontakt b4, die Schleifenerkennung
S1, den Gabelumschalter GU I, die Sprechstelle SpSt2, den Kontakt a2 zur b-Ader.
Durch die Betätigung des Gabelumschaltkontaktes GU I der Sprechstelle SpStl wird
der b-Anschluß des zweiten Apparates sofort abgetrennt. Nach Anzug von Relais A
wird die b-Ader über Kontakt al direkt an den b-Anschluß des Apparates geschaltet
und die Schleifenerkennung S1 umgangen. Die Sprechstelle SpSt2 wird über die Kontakte
a2 und a4 zweipolig abgeschaltet. Der Kontakt a3 schaltet vorbereitend die Rücksetzschaltung
R1 an, so daß beim Auflegen die Schaltung wieder in Ruhestellung gebracht wird.
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Eine praktische Ausführung der Schaltung gemäß Figur 4 mit allen Einzelheiten
und den Bemessungen der Bauelemente zeigt Figur 6.
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Die Anschaltung von Zweitweckern ist in den jeweiligen Blockschaltbildern
angegeben. In den Schaltungen nach den Figuren 2 und 3 ist die Anschaltung von Zweitweckern
nur jeweils an der entsprechend gekennzeichneten Sprechstelle möglich, da sonst
die Nebensprechdämpfung verschlechtert
wird und der Wert von mehr
als 75 dB nicht eingehalten werden kann.
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Alle Schaltungen sind auch für den Betrieb an Nebenstellenanlagen
geeignet.
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