DE3609979C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Überwachen von einer oder mehreren Endeinrichtungen, die, ausgehend von den beiden Haupt­ anschlußadern eines Teilnehmers, über Anschlußadernpaare verbunden sind, die im Belegfall, d. h., wenn eine Endeinrichtung eingeschaltet ist, eine stromführende Schleife bilden. Diese Vorrichtungen sind im Oberbegriff des Anspruches 1 näher beschrieben.

Bei diesen bekannten, einem internen Stand der Technik entsprechenden Vorrichtung erfolgt keine permanente, selbsttätige Überwachung, vielmehr ist eine externe Aktivierung der Überwachungsschaltung vom Prüfplatz im Fernmeldeamt aus nötig. Bei der bekannten Vorrichtung kann ein Defekt vom Prüfplatz aus durch Einleiten eines ersten Aktivierungssignals in die Hauptanschlußleitungen ermittelt werden. Die Kenntnis dieses Defekts kann natürlich auch auf andere Weise, z. B. als Nachricht, dem Fernmelde­ amt zugehen. Von dort aus wird dann ein zweites Aktivierungssignal in die Hauptanschlußleitungen dieses Teilnehmers gesendet, wo nach einer gewissen Wartezeit die Anschlußleitung der zu der vermeintlichen defekten Endeinrichtung führenden Schleife unterbrochen wird. Die vollzogene Unter­ brechung wird dann von der Überwachungseinrichtung an den Prüfplatz wieder zurückgemeldet.

Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht zunächst in der bereits erwähnten externen Aktivierung, wofür entsprechender Personal- und Bauaufwand erforderlich ist. Die bekannte Vorrichtung kann auch nicht eindeutig unterscheiden, ob der vermeintliche Defekt auf einem wirklichen Kurzschluß, oder auf einer zufälligen Belegung der betreffenden Endeinrichtung beruht. Deshalb können auch irrtümlich Abschaltungen erfolgen, die sich in einer unangenehmen Unterbrechung der Gespächsführung auswirken. Nachteilig ist auch die bereits erwähnte sporadische Überwachung, die aus praktischen Gründen nur in größeren Zeitabschnitten erfolgen kann, weil damit ein wirklicher Kurzschluß einer Endeinrichtung erst nach unter Umständen langer Zeit bemerkt wird. Bei der bekannten Vorrichtung, die auf zwei Endeinrichtungen an der Hauptanschlußleitung abgestellt ist, kann im Defekt­ fall nur die eine abgeschaltet werden.

Bei einer Teilnehmerschaltung mit selbsttätiger Teilnehmeranschlußüberwa­ chung anderer Art (DE 33 12 935 A1) ist es bekannt, mehreren über eine gemeinsame Baugruppe an einer Fernsprechanlage anschaltbaren Teilnehmer­ schaltungen jeweils Leitungsstrom-Kontrollschaltungen mit einer gemeinsa­ men, baugruppen-individuellen Leitungsstrom-Kontrollschaltung den Indika­ tionsstellen zuzuordnen. Die an den Indikationsstellen wirksamen Potentiale werden einem Analog-Digital-Wandler zugeführt, der zu einer der Baugruppe zugeordneten peripheren Steuerung gehört. Die periphere Steuerung prüft zyklisch die der Baugruppe zugeordneten Teilnehmerschaltungen auf Störein­ flüsse. Zugleich ist eine zentrale Steuerung über die periphere Steuerung der Indikationsstellen der Teilnehmerschaltungen der Baugruppe ansteuerbar in Abhängigkeit von Befehlen, die zur Messung bestimmter Funktionen an den Teilnehmer-Anschlußleitung abgegeben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine raumsparende, einfache Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu ent­ wickeln, die nur wirkliche Kurzschlüsse in den Schleifen verschiedener Endeinrichtungen eindeutig feststellt und selbsttätig, ohne äußere Aktivierung, unverzüglich abschaltet und dabei mit einem Minimum an Energie auskommt und trotz einer ständigen Überwachung den Normalbetrieb des Fernsprechverkehrs nicht behindert. Dies wird erfindungsgemäß gemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt:

Die besonders erfindungsgemäße Stromversorgung ermöglicht eine pausenlose Überwachung der Fernsprechend­ einrichtungen, so daß im Ruhezustand, (also weder im Beleg- noch im Kurzschlußfall, der sich z. B. über einen Isolationsfehler in den hausinternen Anschlußleitungen ergeben kann), nahezu keine Energie hierfür aufgebracht wird. Die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung ist aber ständig in Bereitschaft und kann im Belegfall, also bei eingeschalteter Endeinrichtung, oder in einem Kurzschlußfall tätig zu werden. In beiden Fällen wird nur die anfängliche Betriebsphase in der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung gleich eingeleitet; über die beiden besonderen Spannungsquellen nach der Erfindung wird zunächst die Energieversorgung der Bauelemente, nämlich des Steuerwerks und der beiden Überwacher, unter Einschluß der initiierenden Energieversorgung der drei vom Steuerwerk ausgehenden Steuersignale, sichergestellt. Erst später, wenn ein "Kurzschlußfall" von dem Strom- bzw. Spannungsüberwacher in der betreffenden Schleife festgestellt ist, wird ein Verzögerungsglied im Steuerwerk aktiviert, das erst nach Ablauf einer, eine eventuelle Fehlbedienung des Teilnehmers ausreichend berücksichtigenden Wartezeit das Unterbrechungssignal zum Abschalten an den Unterbrecherschalter abgibt. Damit ist die Abschaltung der Schleife nur bei einem wirklichen Kurzschluß sichergestellt. Auf eine im Belegfall anfallende Niederohmigkeit der Schleife spricht die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht mit einer Abschaltung an, weshalb ein normaler Fernsprechbetrieb nicht gestört wird. An eine Hauptanschlußleitung können mehrere Schleifen für verschiedene Endeinrichtungen vorgesehen sein, die in dieser Weise überwacht und gezielt im Falle eines Kurzschlusses abgeschaltet werden. Für diese ganze Schleifengruppe ist nur ein gemeinsames Steuerwerk und eine gemeinsame Stromversorgung erforderlich, weil nur die beiden Überwacher und der Unterbrecherschalter in jeder zu überwachenden Schleife gesondert angeordnet zu sein brauchen.

Die bei der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung nacheinander zum Zuge kommenden beiden Spannungsquellen gewährleisten einen störungsfreien Normalbetrieb der Fernsprechanlage. Der in die Hauptanschlußleitung geschaltete Längswiderstand lädt nämlich den Speicherkondensator bereits nach wenigen Millisekunden auf und wird aufgrund eines sogleich danach vom Steuerwerk ausgehenden Überbrückungssignals durch den dann leitend durchgeschalteten Parallelschalter überbrückt, über den dann die weitere Gesprächsübertragung erfolgt. Der Ruf kann ohnehin über den parallelen Kopplungskondensator dieses Längswiderstands ungestört übertragen werden. Die spätere Energieversorgung der Überwachungseinrichtung erfolgt über die zweite Spannungsquelle, die von der anderen, nicht den Längswiderstand aufweisenden Hauptleitung ausgeht und durch das in der Anfangsphase bereits erfolgende Einschaltsignal des Steuerwerks über seinen elektronischen Speiseschalter mit dem Speicherkondensator verbunden ist.

Durch diesen Aufbau ist in jedem Fall gesichert, daß auch bei längerer Wartezeit im Kurzschlußfall, wenn die zweite Spannungsquelle noch nicht Energie nachliefern kann, ausreichende Anfangsenergie für das dritte Unterbrechungssignal des Steuerwerks zwecks Abschaltung des Unterbrecherschalters vorliegt.

Eine besonders kleine, preiswerte und raumsparende Ausbildung des Speicherkondensators ergibt sich, wenn man für die kritische anfängliche Energieversorgung des Unterbrechungssignals die in Anspruch 2 erwähnte Versorgungsschaltung wählt. Die Maßnahmen des Anspruches 3 stellen sicher, daß selbst in dem seltenen Fall, wo ein Kurzschluß während der Belegung, also bei eingeschalteter Endeinrichtung, erfolgt, ein raumsparender, preiswerter Speicherkondensator verwendbar ist, ohne die Energieversorgung für das Unterbrechungssignal zu gefährden.

Mit der Erfindung ist es ohne weiteres möglich, wie Anspruch 4 vorschlägt, zugleich eine automatische Einschaltung der Endeinrichtung bei behobenem Kurzschluß zu ermöglichen. Dies kann ohne weiteres mit den gleichen Bauteilen erreicht werden. Obwohl der dabei anfallende Reststrom vernachlässigbar klein ist, kann der Spannungsüberwacher die Beseitigung des Kurzschlusses sofort feststellen, das dem Steuerwerk melden, und dann den Unterbrecherschalter wieder leitend machen.

Darüber hinaus ist es möglich, außer der selbsttätigen permanenten Überwachung die verfügbaren Bauteile zugleich zum Ausschalten bzw. Wiedereinschalten individueller Fernsprech-Endeinrichtungen aufgrund externer Aktivierungssignale zu nutzen, wie aus Anspruch 5 zu entnehmen ist. Diese Einwirkung ergibt sich unabhängig von einem Störfall. Die externen Aktivierungssignale können vom Prüfplatz im Fernmeldeamt ausgehen; es braucht kein Monteur bis ins Haus zu kommen, um die Endeinrichtungen aus- oder einzuschalten. Zur Kontrolle empfiehlt es sich dabei, die Maßnahmen des Anspruches 6 anzuwenden.

Besonders bewährt haben sich die in Anspruch 7 und 8 erwähnten elektronischen Schalter.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung, bei der nur eine einzige Endeinrichtung vorgesehen ist,

Fig. 2 ein Teilstück der Schaltung von Fig. 1 mit einem Detail der in dem einen in Fig. 1 als Block gezeichneten Bauteil vorgesehenen Energiesicherungsschaltung,

Fig. 3 wiederum ein anderes Teilstück der in Fig. 1 gezeigten Schaltung mit näher im Detail hinzugezeichneten, dabei vorgesehenen Bauteilen,

Fig. 4 ein der Fig. 1 entsprechendes Prinzipschaltbild, wenn zwei zu überwachende Schleifen mit Endeinrichtungen vorgesehen sind und die Überwachungsschaltung zugleich auch auf äußere Aktivierungen zum Aus- und Einschalten der Endeinrichtungen ansprechen soll und

Fig. 5 ein Zeitdiagramm über die im Kurzschlußfall bei der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung anfallenden Vorgänge in zeitlicher Folge.

Die in Fig. 1 gezeigte Überwachungsschaltung 10 befindet sich im Bereich der Anschlußenden A, B der beiden Hauptanschlußadern La, Lb eines Teilnehmers, deren Polarität in Fig. 1 eingezeichnet ist. Daran können, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Schleifenstromrelais 32, wie es später in Fig. 4 näher erläutert wird, eine oder mehrere Schleifen 16, 16′ für einen oder mehrere Endabnehmer E, E′ angeschlossen sein, wie aus Fig. 1 einerseits und aus Fig. 4 andererseits zu entnehmen ist. Die Schleifen umfassen jeweils zusammengehörige Anschlußadern- Paare 1a, 1b bzw. 1a′, 1b′, welche jeweils die aus Fig. 1 ersichtliche Polarität besitzen.

Die Überwachungsschaltung 10 von Fig. 1 umfaßt, durch einen gestrichelten Rahmen umgrenzt, eine Stromversorgung 15 die sich in eine erste und eine zweite Spannungsquelle 17, 18 gliedern läßt. Die erste Quelle 17 umfaßt zunächst einen in die erste Hauptanschlußader La geschalteten Längswiderstand Ra, zu welchem parallel ein elektronischer Schalter in Form eines N-Kanals MOSFET- Transistor vom Anreicherungstyp parallel geschaltet ist. Dieser Schalter ist selbstsperrend und soll nachfolgend kurz "Parallel-Schalter Ta" bezeichnet werden. Sein Gate ist über die Leitung 21 mit einem ersten Ausgang eines Steuerwerks 14 verbunden. Seine Source ist an die Hauptanschlußader La und über eine Drossel Dr zur Reduzierung der Bedämpfung der Sprachfrequenzen an Masse M angeschlossen. Parallel zum Längswiderstand Ra ist auch noch ein Kopplungskondensator Ca geschaltet, der den Längswiderstand Ra wechselstrommäßig überbrückt und den Ruf ungestört an die Endeinrichtung E weiterleitet. Durch den Rufstrom mit einer im Regelfall zwischen 25 bis 50 Hz liegenden Frequenz allein wird die Überwachungsschaltung nicht aktiviert.

Im Ruhezustand, wenn die Endeinrichtung E nicht betätigt wird und kein Kurzschluß in der Schleife 16 vorliegt, fließt in der Hauptanschlußleitung La, Lb kein Strom, weshalb auch die erste Quelle 17 keine Energie entnimmt, die für den Betrieb des bereits erwähnten Steuerwerks 14 und zwei weiterer Überwacher 11, 12 benötigt werden, was noch näher beschrieben werden wird. Die Bauteile 11, 12 14 sind stets bereit, sofort überwachungsaktiv zu werden, wenn entweder die Endeinrichtung E betätigt wird oder ein Kurzschluß in der Schleife 16 sich ergibt. Die Betätigung der Endeinrichtung E ergibt sich beispielsweise bei einem Telefon durch Abheben des Handapparates und soll nachfolgend kurz als "Belegfall" der Endeinrichtung E bezeichnet werden. Der Kurzschluß in der Schleife 16 ergibt sich beispielsweise durch einen die Isolation zwischen den Anschlußadern 1a, 1b zerstörenden Nagel und soll nachfolgend kurz "Kurzschlußfall" bezeichnet werden. Ein solcher Kurzschlußfall kann im übrigen auch durch eine Fehlbedienung der Eindeinrichtung E zustande kommen, wenn z. B. die Wählerscheibe des Telefons, die nach dem Impulswahl-Prinzip arbeitet, in der Drehposition festgehalten wird, denn in diesem Fall werden die Leitungen 1a, 1b mechanisch kurzgeschlossen. Es darf aber davon ausgegangen werden, daß die Wählscheibe bei ordnungsgemäßen Betätigen des Telefons nur kurze Zeit in einer solchen "Kurzschluß-Position" verbleibt, die mit Sicherheit wesentlich kleiner als eine bei der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung vorgesehene Wartezeit dt ist, die in Fig. 5 angedeutet und noch näher beschrieben werden wird. In der Praxis genügt hierfür eine Wartezeit dt von 15 Sekunden. Andernfalls soll auch diese Fehlbedienung als "Kurzschlußfall" angesehen werden. Die Erfindung ist auch bei Mehrfrequenzwahl-Fernsprecheinrichtungen anwendbar.

Im Beleg- oder Kurzschlußfall wird der Spannungsabfall am Längswiderstand Ra über eine Diode Da und einen den Ladestrom begrenzenden Widerstand Rc zum Laden eines "Speicher­ kondensators Cs" über die Leitung 22 benutzt. Der Kondensator Cs ist seinerseits an Masse M gelegt. Auf diese Weise baut sich die Spannung im Speicherkondensator Cs sehr schnell auf und steht nach wenigen Millisekunden, z. B. 50 Millisekunden über die Versorgungsleitung 23 als Betriebsspannung dem Steuerwerk 14 zur Verfügung. In die Versorgungsleitung 23 ist ein Spannungskonstanthalter 24 geschaltet, der auch an Masse M anliegt und der die Betriebsspannung auch den bereits erwähnten Überwachern 11, 12 zuführt, wovon lediglich das erste kurze Leitungsstück 25 in Fig. 1 angedeutet ist, welches entsprechend verlängert zu denken wäre. Wenn die Energiesicherung des Speicherkondensators Cs und weiterer, im Zusammenhang von Fig. 2 noch näher zu erläuternder Bauteile vollzogen ist, wird einerseits über die bereits erwähnte Ausgangsleitung 21 ein erstes Steuersignal Sa und über eine weitere Ausgangsleitung 26 ein zweites Steuersignal Sb zu einem in der Stromversorgung 15 vorgesehenen elektronischen Schalter Tb weitergeleitet, der selbstsperrend ist und aus einem P-Kanal MOSFET-Transistor vom Anreicherungstyp besteht. Zur Potentialstabilisierung ist zwischen Gate und Source ein Widerstand Rb geschaltet. Dieser Transistor Tb soll kurz "Speiseschalter Tb" bezeichnet werden. Der Ablauf dieser Vorgänge ist gemäß Zeitdiagramm von Fig. 5 wie folgt:

Zur Zeit t0 soll in der überwachten Schleife der Kurzschluß- bzw. Belegfall eingetreten sein. An dieser Stelle beginnt das Aufladen des Speicherkondensators Cs durch die Quelle 17. Zur Zeit t1 ist bei Cs die Betriebsspannung für das Steuerwerk und die zugehörigen Überwacher 11, 12 erreicht, so daß diese, wie bereits erwähnt wurde, wirksam sind. In Fig. 2 ist ein im Steuerwerk 14 befindliche Energiesicherungsschaltung 20 detaillierter dargestellt, die im Zeitpunkt t1 wirksam wird. Durch weitere, nicht näher gezeigten Elemente im Steuerwerk 14, wird über die aus Fig. 2 ersichtlichen Impulsleitung 34 zeitweise auf einen elektronischen Schalter S1 eingewirkt, der nachfolgend kurz "Intervallschalter S1" bezeichnet werden soll. Dieser beaufschlagt einen als DC/DC-Wandler ausgebildeten Gleichspannungswandler Wg, der einen Kondensator Cu auflädt und diesen auf die notwendige negative Spannung für die spätere Ansteuerung bereit hält. Dieser Kondensator soll als "Hilfskondensator Cu" bezeichnet werden, zu dessen Ladung der Speicherkondensator Cs als Pufferspeicher dient. Die Aufladung des Hilfskondensators Cu beginnt im Zeitpunkt t1 und soll, gemäß Diagramm von Fig. 5, im Zeitpunkt t2 beendet sein. Nach Aufbau der erforderlichen Energieversorgung sowohl von Cs als auch von Cu im Zeitpunkt t3 bzw. t2 werden die bereits erwähnten beiden Steuersignale Sa, Sb im Zeitpunkt t3 von Fig. 5, abgegeben, die folgende Wirkungen entfallen.

Das erste Steuersignal Sa macht den Parallelschalter Ta leitend und überbrückt den Längswiderstand Ra, womit dieser nicht mehr stören kann. Dieses erste Steuersignal soll daher nachfolgend kurz "Überbrückungssignal Sa" bezeichnet werden. Das zweite Steuersignal Sb macht den Speiseschalter Tb leitend und soll daher nachfolgend kurz "Einschaltsignal Sb" bezeichnet werden. Damit kann über die Verbindungsleitung 19 durch die Diode Db und einen Konstantstromhalter Kb und den Speiseschalter Tb der Speicherkondensator Cs nachgeladen werden, welche Bauteile die erwähnte zweite Spannungsquelle 18 bilden. Dies geschieht aber nur im normalen Belegfall der zugehörigen Endeinrichtung E, weil dann wegen der Niederohmigkeit der Verbindung ein Spannungsunterschied zwischen den beiden Hauptanschlußadern La, Lb besteht. In diesem normalen Betriebsfall bei Benutzung der Endeinrichtung E bleibt die Überwachungsschaltung 10 in ständiger Bereitschaft, um bei einem dann eventuell noch auftretenden Kurzschluß sofort wirksam werden zu können. Dieser normale Betriebsfall wird auch von den beiden Überwachern 11, 12 festgestellt, die dann nicht auf das Steuerwerk 14 einwirken. Im Diagramm von Fig. 5 beginnt damit vom Zeitpunkt t3 an, wo die Stromversorgung über die erste Spannungsquelle 17 geendet hat, sofort die Energieversorgung des Speicherkondensators Cs durch die zweite Spannungsquelle 18.

Bei einem Kurzschluß-Fall dagegen kann zunächst über die zweite Spannungsquelle 18 der Stromversorgung 15 keine Nachladung des Kondensators Cs erfolgen, obwohl der Speiseschalter Tb auch hier durch das Einschaltsignal Sb im Zeitpunkt t3 geschlossen wurde. Dies stellen auch die beiden Überwacher 11, 12 fest. Der eine Überwacher 11 dient zur automatischen Überwachung eines Mindeststroms Im in der Schleife 16. Zu ihm gehört ein Shunt-Widerstand R11, von z. B. 1 Ohm, dessen geringer Spannungsabfall durch einen Verstärker V11 ausgewertet wird. Der andere Überwacher 12 überprüft automatisch den Spannungszustand zwischen den beiden Anschlußstellen a, b der zugehörigen Endeinrichtung E und umfaßt zwei Teil-Widerstände R12, R22, wo die Spannung abgegriffen und über einen Verstärker V12 verstärkt und ausgewertet wird. Wird zwar ein Mindeststrom Im aber keine Mindestschleifenspannung Um festgestellt, so werden Signale S11, S12 an den einen Eingang des Steuerwerks 14 gegeben, worauf dort entweder ein elektronisches Verzögerungsglied wirksam wird, wenn das Steuerwerk 14 aus einer diskreten Logikschaltung zusammengebaut wird, oder es wird eine Zeitschleife aktiviert, wenn das Steuerwerk 14 aus einem Mikro-Computer besteht. Dies geschieht im Zeitpunkt t4 des Diagramms von Fig. 5. Von diesem Zeitpunkt an beginnt die aus Fig. 5 ersichtliche Wartezeit dt zu laufen, die sich bis zum Zeitpunkt t5 erstreckt.

Diese Wartezeit dt ist deshalb notwendig, weil bei einer Betätigung des Telefonapparats E im bekannten Impulsverfahren kurzzeitig "Schleifenschlüsse" auftreten. Diese werden teilweise schon dadurch behoben, daß die Auslösesignale S12 vom Spannungsüberwacher 12 verzögert abgegeben werden. Um aber eine Unterbrechung nicht voreilig herbeizuführen, wird eine Wartezeit dt von z. B. 5 oder 10 Sekunden eingehalten. Bei einem echten Kurzschlußfall stellt der Spannungsüberwacher 12 keine Spannung Um und der Stromüberwacher 11 einen Stromfluß fest, was über die Impulsleitung 27 als Auslösesignal S11 dem Steuerwerk 14 gemeldet wird. Während der Wartezeit dt erfolgt, wie schon erwähnt wurde, keine Energieversorgung des Speicherkondensators Cs, der daher eine ausreichende Kapazität aufweisen muß. Andernfalls wäre die Betriebsspannung der Überwachungsschaltung 10 gefährdet. Während dieser Wartezeit dt gibt das Steuerwerk 14 keinen Impuls an seine Impulsleitung 34, weshalb der Intervallschalter S1 nicht mehr geschlossen wird und daher keine Energie für den Betrieb des Wandlers Wg entnimmt. Der Hilfskondensator Cu ist aber vorausgehend, wie bereits erwähnt wurde, zum Zeitpunkt t2 geladen worden und besitzt eine ausreichende Kapazität, um diese Wartezeit dt zu überstehen.

Im Zeitpunkt t5 von Fig. 5, also nach Ablauf der Wartezeit dt, öffnet das Steuerwerk 14 über ein auf seiner Leitung 29 ankommendes Signal einen zu ihm gehörenden elektronischen Schalter S2, der dann mit Masse M kontaktiert ist und daher einen zunächst selbstsperrenden elektronischen Schalter T2 über den Widerstand R6 durchschaltet, der hier aus einem P-Kanal MOSFET-Transistor vom Anreicherungstyp besteht. Dieser wirkt über den Widerstand R4 auf eine weiteren selbstsperrenden elektronischen Schalter T1 leitend ein, dessen Gate über den Widerstand R3 mit dessen Source gebunden ist und aus einem N-Kanal MOSFET-Transistor Anreicherungstype gebildet ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist auch das Gate des vorgenannten Schalters T2 mit einem Widerstand R5 mit seiner Source verbunden.

Die Überwachungsschaltung 10 beinhaltet ein Abschaltglied 13 in der zweiten Anschlußader 1b. Das Abschaltglied 13 besteht, wie aus Fig. 1 und den weiteren Details in Fig. 2 zu erkennen ist, aus einem selbstleitenden, elektronischen Schalter, der hier aus einem N-Kanal MOSFET-Transistor von Verarmungstyp gebildet ist und nachfolgend kurz "Unterbrecherschalter Tu" bezeichnet werden soll. Zwischen Gate und Source sind in Parallelschaltung ein Widerstand R8, ein Kondensator C8 und Zener-Dioden Z8 geschaltet. Parallel zum Unterbrecherschalter Tu, also zwischen seiner Source und Drain liegt ein sehr hochohmiger Parallelwiderstand Ru, der zunächst unberücksichtigt bleiben soll und dessen Bedeutung später näher erörtert wird.

Der durchgeschaltete Transistor T1 entlädt nun den Hilfskondensator, legt, von Cu aus, ein gegenüber der Source von Tu negatives Potential an das Gate von Tu über eine Leitung 33 und einen Schutzwiderstand R7. Dies ist ein drittes Steuersignal Su des Steuerwerks 14 und soll nachfolgend kurz als "Unterbrechungssignal Su" bezeichnet werden. Das Unterbrechungssignal Su liefert eine ausreichende Eingangsenergie, um den Unterbrecherschalter Tu zu sperren. Dann ist, obwohl der Kurzschluß in der Schleife 16 noch vorliegt, die Hauptleitung La von der Leitung Lb getrennt. Daher kann von jetzt ab, also vom Zeitpunkt t5 des Diagramms der Fig. 5, die zweite Spannungsquelle 18 fortlaufend den Speicherkondensator Cs nachladen, weshalb die Betriebsspannung der Überwachungsschaltung 10 von da ab auch für den Kurzschluß-Fall gesichert ist. Diese vom Kurzschluß verursachte Situation wird im Steuerwerk 14 gespeichert, denn es fließt jetzt auch kein Schleifenstrom Im. Aufgrund der gespeicherten Entstehungsgeschichte sorgt aber das Steuerwerk 14 dafür, daß das Unterbrechungssigal Su andauert und der Unterbrecherschalter Tu im Abschaltglied 13 geöffnet bleibt. Dies geschieht, indem, gemäß Fig. 2, der Intervallschalter S1 impulsweise kurzzeitig eingeschaltet wird und über den Gleichspannungswandler Wg auf den Hilfskondensator Cu einwirkt und über den durchgeschalteten MOSFET-Transistor T1 den Unterbrecherschalter Tu dauernd mit dem Unterbrechungssignal Su beaufschlagt. Damit ist die gestörte Endeinrichtung E abgeschaltet.

Diese Situation ergibt sich auch dann, wenn ein Kurzschlußdefekt im Belegfall eintreten sollte. In diesem Fall bricht die Schleifenspannung Um im Spannungsüberwacher 12 zusammen, während der Schleifenstrom Im fließt. Es ergeben sich wieder die den Kurzschlußfall kennzeichnenden Auslösesignale S11, S12 der beiden Überwacher 11, 12, die auf das Steuerwerk 14 einwirken und dort sofort für eine Beendigung der impulsweisen Betätigung des dortigen Intervallschalters S1 sorgen. Die bisher wirksame zweite Spannungsquelle 18 der Stromversorgung 15 ist nämlich, wie schon beim normalen Kurzschlußfall erläutert wurde, zunächst nicht mehr wirksam und es muß mit der in diesem Zeitpunkt im Hilfskondensator Cu befindlichen Energie sparsam umgegangen werden. Dies entspricht der Situation, die vorausgehend, beim normalen Kurzschlußabfall, im Zeitpunkt t4 im Diagramm von Fig. 5 erläutert wurde. Aus Sicherheitsgründen, um nicht irrtümlicherweise eine Abschaltung zu provozieren, läuft auch jetzt eine Wartezeit dt ab. Die Wartezeit dt kann aber in diesem besonderen Fall kürzer als im vorbeschriebenen normalen Fall gewählt werden, was vom Steuerwerk 14 leicht zu berücksichtigen ist, wenn dieses aus einem CMOS-Mikrocomputer besteht. Nach dieser, gegebenenfalls kürzeren Wartezeit dt gibt das Steuerwerk 14 wieder das Unterbrechungssignal Su an das Abschaltglied 13, wodurch der dortige Unterbrecherschalter Tu geöffnet wird. Dann steht, wie schon beim normalen Kurzschlußfall erläutert wurde, die zweite Spannungsquelle 18 zur dauernden Energieversorgung zur Verfügung. Die gestörte Endeinrichtung E bleibt abgeschaltet.

Die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung 10 ist aber auch für eine automatische Einschaltung der Endeinrichtung E wieder geeignet, wenn der Kurzschluß wieder beseitigt ist. Auch wenn der Unterbrecherschalter Tu geöffnet ist, fließt über den bereits erwähnten hochohmigen Parallelwiderstand Ru ein in Fig. 1 gezeigter Reststrom Ir. Nach Beseitigung des Kurzschlusses fällt am Teilwiderstand R12 des Spannungsüberwachers 12 eine ausreichende Restspannung Ur ab, die vom dortigen Verstärker und Auswerter V12 erkannt und als Signal S22 über die Signalleitung 28 dem Steuerwerk 14 gemeldet wird. Die Dimensionierung ist dabei so gewählt, daß dies unabhängig davon erfolgt, ob die Endeinrichtung E vorausgehend belegt war oder nicht, ob also der Handapparat abgehoben war und daher ein niederohmiger Abschlußwiderstand vorlag, oder ob der Handapparat aufgelegt war. Um auch hier nicht aufgrund irrtümlicher Effekte eine voreilige Einschaltung der Anlage herbeizuführen, läuft nach Eingang dieses Auslösesignals S22 eine bestimmte Warteschleife im Steuerwerk 14 ab. Nach Ablauf einer definierten Zeit, wenn also die Beseitigung des Kurzschlusses sicher ist, schaltet das Steuerwerk 14 den Unterbrechungsschalter Tu wieder durch. Das Unterbrechungssignal Su wird eingestellt. Dies vollzieht sich, gemäß Fig. 2, indem über ein Steuersignal auf der Leitung 29 der elektronische Schalter S2 wieder in die ausgezogen gezeichnete Position zurückgeführt wird, wodurch die MOSFET-Transistoren T2 und TF1 wieder sperren. Die Anschlußleitung 1b ist wieder leitend. Erfolgt die Beseitigung des Kurzschlusses im Belegfall, wenn also der Handapparat abgehoben ist und ein Gespräch über die Endeinrichtung E geführt wird, so bleibt, wie schon oben erläutert wurde, die Überwachungsschaltung 10 über die zweite Spannungsquelle 18 weiter aktiviert, um gegebenenfalls sofort auf einen wieder eintretenden Kurzschlußfall reagieren zu können. Ist aber der Unterbrecherschalter Tu nach Beseitigung des Kurzschlusses wieder eingeschaltet worden, ohne daß ein Belegfall vorlag, so wird darüber hinaus eine automatische Deaktivierung der Überwachungsschaltung 10 bei der Erfindung ausgeführt, die anhand der Fig. 1 näher erläutert wird. In der gleichen Weise erfolgt übrigens die Deaktivierung der Überwachungsschaltung 10 auch im normalen Betriebsfall, wenn die Belegung der Endeinrichtung E beendet wird.

In Fig. 3 ist ein Teilstück der Schaltung von Fig. 1 gezeigt, wobei ergänzend im Steuerwerk 14 einige weitere der Ausgangsleitung 26 vorgeschaltete Bauelemente dargestellt sind. Daraus ist erkennbar, wie das oben erwähnte Einschaltsigal Sb zustande kommt. Ein elektronischer Schalter S3 ist normalerweise in der ausgezogenen Position, wo die Masse M kontaktiert ist. Durch ein vom Steuerwerk 14 intiiertes Umschaltsignal in der Leitung 35 geht dieser elektronische Schalter S3 in die andere Schaltstellung über, wo ein Vorschaltwiderstand R9 mit dem positiven Pol kontaktiert wird und dadurch einen selbstsperrenden N-Kanal MOSFET-Transistor durchsteuert. Die Source des Transistors T3 ist an die negative Masse M angeschlossen und das Bezugspotential am Gate G durch einen Widerstand R10 bestimmt. Bei Durchsteuerung des Transistors T3 wirkt dieses negative Potential über einen Vorschaltwiderstand R13 über die Ausgangsleitung 26 auf das Gate des bereits eingehend beschriebenen Speiseschalters Tb womit auch dieser durchgeschaltet wird und dabei die bereits erwähnte, zweite Spannungsquelle 18 für den Speicherkondensator Cs wirksam setzt. Aufgrund des ankommenden, obenerwähnten Auslösesignals S22 wird nun dieser Durchschaltzustand des Transistors Tb beendet. Das Steuerwerk 14 überführt den elektronischen Schalter S3 wieder in seine ausgezogene Ausgangslage von Fig. 3, wodurch der Transistor T3 sperrt und damit auch den Speiseschalter Tb sperrwirksam macht. Jetzt ist die zweite Spannungsquelle 18 wieder ausgeschaltet; der Speicherkondensator Cs wird nicht mehr nachgeladen.

Um den Ausgangszustand der Überwachungsschaltung 10, wo der Speicherkondensator Cs wieder ganz entladen ist, schnell herbeizuführen, gibt das Steuerwerk 14, wie Fig. 1 zeigt, über eine weitere Ausgangsleitung 36 ein viertes Steuersignal Ss an einen weiteren elektronischen Schalter Ts, der auch hier aus einem N-Kanal MOSFET-Transistor vom Anreicherungstype besteht. Durch das vierte Steuersignal Ss wird dieser Transistor Ts durchgesteuert und leitet über einen seiner Drain vorgeschalteten Widerstand Rs über die Versorgungsleitung 23 die Ladung des Speicherkondensators Cs schnell ab.

Weil man den im Ruhezustand durch R11, R22 fließenden Minimalstrom in 12 vernachlässigen kann, überwacht die erfindungsgemäße Schaltung die dazugehörige Schleife 16, ohne nennenswerte Energie zu verbrauchen. Der dabei verwendete Unterbrechungsschalter Tu ist dabei normalerweise leitend und hat als MOSFET-Transistor vom Verarmungstype einen Übergangswiderstand von 4 bis 10 Ohm, wodurch der ankommende und abgehende Gesprächsverkehr nicht beeinträchtigt wird. Dieser Transistor Tu ist in der bereits beschriebenen Weise nahezu leistungslos ansteuerbar und spannungsfest, weshalb er auch Spannungen von 200 V standhält. Im Beleg- oder Kurzschlußfall wird in der geschilderten Weise über die beiden Quellen 17, 18 die Überwachungsschaltung 10 aktiviert. Unterschreitet die im Überwacher 12 kontrollierte Schleifenspannung Um einen bestimmten Mindestwert, so liegt der Kurzschluß vor. Andernfalls befindet sich die Anlage im Belegfall. Legt der Teilnehmer den Handapparat wieder auf, so stellt der Stromüberwacher 11 fest, daß der Schleifenstrom Im einen Mindestwert unterschreitet und meldet dies dem Steuerwerk 14. Dieses wirkt dann in der zuletzt beschriebenen Weise durch Abschalten des Speiseschalters Tb, wodurch die dann allein noch wirksame zweite Spannungsquelle 18 abgeschaltet ist, und entlädt den Speicherkondensator Cs wieder.

Ausweislich der Fig. 4 sind diese Überwachungen auch bei mehreren Teilnehmer-Endeinrichtungen E, E′ nachvollziehbar, wovon in Fig. 4 zwei gezeigt sind, welche die bereits eingangs erwähnten beiden Schleifen 16, 16′ bestimmen. Für beide gilt die bereits beschriebene Stromversorgung 15 gemeinsam, wie ihnen auch ein gemeinsames Steuerwerk 14 zugeordnet ist. Weil die beiden Endeinrichtungen E, E′ getrennt überwacht werden sollen, sind aber sowohl die Stromüberwacher 11, 11′ als auch die Spannungsüberwacher 12, 12′ getrennt vorgesehen, wie auch die beiden Schleifen 16, 16′ jeweils ein eigenes Abschaltglied 13, 13′ aufweisen. Dementsprechend sind natürlich sowohl die Signalleitungen 27, 27′; 28, 28′ als auch die Ausgangsleitungen 33, 33′ doppelt vorhanden. Wegen der gemeinsamen Stromversorgung 15 brauchen die übrigen Leitungen 23, 26, 36 nur einfach vorgesehen zu sein, wobei allerdings die durch das Leitungsstück 25 angedeutete Verbindung mit den diversen Überwachern 11 bis 12′ entsprechend zu vervielfachen ist.

Die Hauptanschlußadern La, Lb sind die bereits erwählte Umschalteinrichtung 32 wahlweise mit den beiden Schleifen 16, 16′ verbindbar. Diese kann beispielsweise aus zwei Schleifenstromrelais bestehen. Bei dieser Umschalteinrichtung 32 ist bei Belegung der einen Endeinrichtung E jeweils die andere E′ abgeschaltet, und umgekehrt. Dies ist durch die Symbole in dieser Einrichtung 32 in Fig. 4 veranschaulicht.

Die Fig. 4 veranschaulicht die weitere Möglichkeit einer externen Aktivierung der Schaltung, um, unabhängig von einem Defekt, gezielt eine bestimmte Endeinrichtung E, E′ ab- und wieder einschalten zu können. Hierzu werden Aktivierungssignale F1, F2 über die Hauptanschlußleitung La, Lb in Form von Tonfrequenzen der Überwachungsschaltung 10 zugeführt und im Bereich der Anschlußenden A, B durch ein induktives Koppelglied 37 entnommen. Dort befindet sich ein Empfänger 30, der dies detektiert und auswertet. Dieses Aktivierungssignal F1 steuert einen Wandler Ww im Koppelglied 37, der die empfangene Wechselspannung in Gleichspannung umwandelt und als initiierenden Stromstoß Ip über die Leitung 39 dem Steuerwerk 14 zuleitet. Dieses Steuerwerk 14 veranlaßt daraufhin das bereits oben beschriebene Einschaltsignal Sb, welches über die Ausgangsleitung 26 in der bereits beschriebenen Weise auf die gemeinsame Stromversorgung 15 einwirkt, um dort die zweite Spannungsquelle 18 in Betrieb zu setzen, die dann für die weitere Energieversorgung des Steuerwerks 14 und der Überwacher 11 bis 12′ der Anlage über die Versorgungsleitung 23 sorgt.

Auf das erwähnte zweite Aktivierungssignal F2, das im Hinblick auf die diversen zu überwachenden Endeinrichtungen E, E′ codiert ist, spricht der Empfänger 30 des Koppelglieds 37 ebenfalls an und gibt über eine Codeleitung 38 ein Code-Signal Fe an das Steuerwerk 14 ab. Dort wird es decodiert und, in Abhängigkeit vom Codeinhalt, wahlweise in ein Unterbrechungssignal Su bzw. Su′ in der Steuerleitung 33 bzw. 33′ umgewandelt, weshalb dementsprechend entweder der eine Unterbrecherschalter Tu oder der andere Tu′ betätigt wird. Dementsprechend wird folglich entweder die Endeinrichtung E bzw. E′ abgeschaltet.

Nach Vollzug dieser Abschaltung E bzw. E′ besteht gegebenenfalls auch die Möglichkeit einer Rückmeldung. Hierzu gibt das Steuerwerk 14 über eine Ausgangsleitung 40 einen Steuerimpuls auf einen im erwähnten Koppelglied 37 auch noch vorgesehenen Sender 31, der ein Bestätigungssignal Bs auf die Hauptanschlußleitung La, Lb abgibt.

Durch entsprechende externe Aktivierung über Tonsignale F1, F2 od. dgl. kann die erfindungsgemäße Schaltung 10 auf umgekehrtem Wege wieder dazu veranlaßt werden, die abgeschaltete Endeinrichtung E, E′ über ihr zugehöriges Schaltglied 13, 13′ wieder einzuschalten. Auch dieser Tatbestand wird über ein Bestätigungssignal Bs nach außen gemeldet. Dies vollzieht sich analog zu der vorbeschriebenen Betriebsweise.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung 10 auch spiegelbildlich gestaltet sein könnte, indem polmäßig die Längswiderstände Ra in der anderen Hauptanschlußader Lb angeordnet sein könnten, weshalb dann die zweite Spannungsquelle 18 mit ihrer Verbindungsleitung 19 an der ersten Hauptanschlußader La angeschlossen wäre. Diese Spiegelbildlichkeit würde sich auch auf die übrigen Bauteile entsprechend auswirken.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Überwachen von ans Fernsprechnetz angeschlossenen Endeinrichtungen (E, E′) auf Störungen, insbesondere Kurzschluß,
mit einer Überwachungsschaltung (10) am Anschlußende (A, B) der beiden Anschlußadern (La, Lb) einer Anschlußleitung für mehrere Teilnehmer oder einen Teilnehmer, die eine von der Anschlußleitung (La, Lb) gespeiste Stromversorgung (15) aufweist,
mit ggf. mehreren vom Anschlußende (A, B) ausgehenden Anschlußleitungen (1a, 1b; 1a′, 1b′) für eine oder mehrere selbständige Endeinrichtungen (E, E′) dieses Teilnehmers, die im Belegfall oder Kurzschlußfall mit der zugehörigen Anschlußleitung (1a, 1b; 1a′, 1b′) eine stromführende Schleife (16, 16′) bilden,
und mit einem normalerweise unwirksamen Unterbrecher in der Anschlußleitung (1b; 1b′), der bei Störung der zugehörigen Endeinrichtung (E, E′) von der Überwachungsschaltung (10) wirksam setzbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stromversorgung (15) aus einem wechselweise von zwei Quellen (17; 18) aufladbaren Speicherkondensator (Cs) besteht, dessen erste Quelle (17) vom Spannungsabfall eines Längswiderstands (Ra) in der ersten Anschlußader (La) gebildet ist, daß parallel zum Längswiderstand (Ra) einerseits ein Kopplungskondensator (Ca) und andererseits ein erster selbstsperrender elektronischer Schalter (Parallelschalter Ta) geschaltet sind, daß dieser elektronische Schalter (Ta) von einem ersten Steuersignal (Überbrückungssignal Sa) eines elektronischen Steuerwerks (14) leitend schaltbar ist, daß die zweite Quelle (18) aus einer Verbindung (19) des Speicherkondensators (Cs) mit der zweiten Anschlußader (Lb) über einen selbstsperrenden elektronischen Schalter (Speiseschalter Tb) besteht, daß dieser elektronische Schalter (Tb) von einem zweiten Steuersignal (Einschaltsignal Sb) des elektronischen Steuerwerks (14) leitend schaltbar ist,
daß in jeder zu überwachenden Schleife (16, 16′) ein Stromüberwacher (11) für einen Mindestschleifenstrom (Im) und ein Spannungsüberwacher (12) für eine Mindestschleifenspannung (Um) angeordnet sind und für den Kurzschluß- und Belegfall unterschiedliche Auslösesignale (S11, S12) an Eingänge des elektronischen Steuerwerks (14) abgeben, daß in die jeweils zweite Anschlußader (1b) jeder zu überwachenden Schleife (16, 16′) ein selbstleitender elektronischer Schalter (Unterbrecherschalter Tu) angeordnet ist, daß dieser elektronische Schalter (Ta) von einem dritten Steuersignal (Unterbrechungssignal Su) des elektronischen Steuerwerks (14) sperrwirksam schaltbar ist, daß der Speicherkondensator (Cs) die Betriebsspannung sowohl für die Strom- und Spannungsüberwacher (11, 11′; 12, 12′) in den einzelnen zu überwachenden Schleifen (16, 16′) als auch für das elektronische Steuerwerk (14) und die Energieversorgung der drei Steuersignale (Sa, Sb, Su) liefert,
daß das elektronische Steuerwerk (14) das erste Überbrückungssignal (Sa) und das zweite Einschaltsignal (Sb) erst nach Energiesicherung des dritten Unterbrechungssignals (Su) abgibt, daß nur bei den Kurzschlußfall kennzeichnenden Auslösesignalen (S11, S12) der beiden Überwacher (11, 12) ein Verzögerungsglied (Warteschleife) wirksam wird, und erst nach Ablauf einer bestimmten Wartezeit (dt) das dritte Unterbrechungssignal (Su) abgibt, und daß der Speicherkondensator (Cs) mindestens eine die Stromversorgung der Überwachungseinrichtung (10) während der Wartezeit (dt) sicherstellende Kapazität aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Energiesicherung (20) der Speicherkondensator (Cs) über einen vom elektronischen Steuerwerk (14) nur impulsweise schließbaren Impulsschalter (S1) und einen Gleichspannungswandler (Wg) einen Hilfskondensator (Cu) auflädt und - solange die Betriebsspannung (18) anhält - fortlaufend nachlädt, daß und der Hilfskondensator (Cu) eine ausreichende Kapazität zur Sicherung der Anfangsenergie des dritten Unterbrechungssignals (SU) für den Unterbrecherschalter (Tu) nach Ablauf der Wartezeit (dt) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuerwerk (14) die Schließbetätigung des Impulsschalters (S1) aussetzt, wenn den Kurzschlußfall kennzeichnende Auslösesignale (S11, S12) von den beiden Überwachern (11, 12) eingehen.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektronischen Unterbrecherschalter (Tu) ein hochohmiger Widerstand (Ru) parallelgeschaltet ist, der im Kurzschlußfall einen Reststrom (Ir) in der betreffenden Schleife (16, 16′) erzeugt, und daß der Spannungsüberwacher (12) nach Beseitigung des Kurzschlusses die vom Kurzschlußstrom erzeugte Schleifenspannung (Um) erkennt und ein entsprechendes Auslösesignal (S22) dem Steuerwerk (14) zuführt, worauf das elektronische Steuerwerk (14) den elektronischen Unterbrecherschalter (Tu) wieder leitend steuert.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 mit einem auf bestimmte externe Aktivierungssignale (F1, F2) ansprechend Empfänger (30) am Anschlußende (A, B) der Hauptanschlußleitung oder Anschlußleitung (La, Lb) zum Unterbrechen bzw. Einschalten der zu den verschiedenen Endeinrichtungen (E, E′) gehörenden Schleifen (16, 16′), dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (30) bei Eingang eines ersten Aktivierungssignals (F1) eine initiierende Stromversorgung (Ww) für das elektronische Steuerwerk (14) liefert, worauf das elektronische Steuerwerk (14) das zweite Einschaltsignal (Sb) für seine zweite leitungsseitige Spannungsquelle (18) abgibt und daß auf ein zweites, ggf. codiertes Aktivierungssignal (F2) der Empfänger (30) ein codiertes Auslösesignal (Code-Signal Fe) dem elektronischen Steuerwerk (14) zuleitet, das den elektronischen Unterbrecherschalter (Tu) in der jeweils dem Code entsprechenden Schleife (16, 16′) abschaltet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschalten des Unterbrecherschalters (Tu) das elektronische Steuerwerk (14) veranlaßt (Leitung 40) einen neben dem Empfänger (30) befindlichen Sender (31) ein Bestätigungssignal (Bs) an die Hauptanschlußleitung (La, Lb) abzugeben.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Unterbrecher (Tu) aus einem MOSFET-Transistor vom Verarmungstyp besteht.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallel- und Speiseschalter (Ta, Tb) der permanent wirksamen Überwachungsschaltung (10) aus MOSFET-Transistoren vom Anreicherungstyp mit N-Kanal bzw. P-Kanal bestehen.