DE2748522C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Schleifensignalisiemr.g über ein Sprechadernpaar eines Nachrichtenübertragungssystems mit einer sprechadernseitig ein erstes Tiefpaßfilter enthaltenden gehenden Übertragung, die an einem ersten Eingang empfangene teilnehmerseitige vermittlungstechnische Kennzeichen durch Schleifenanschlüsse verschiedenen Widerstandswerts in über das Sprechadernpaar zu übertragende Vorwärtszeichen umsetzt und über das Sprechadernpaar empfangene Rückv/ärtszeichen in an einem ersten und an einem zweiten Absgang abnehmbare teilnehmerseitige vermittlungstechnische Kennzeichen umsetzt und mit einer sprechadernseitig ein zweites Tiefpaßfilter enthaltenden kommenden Übertragung, die an einem zweiten Eingang empfangene teilnehmerseitige vermittlungstechnische Kennzeichen in ein Umpolen einer aus einer ersten Betriebsspannungsversorgung stammenden Gleichspannung für das Sprechadernpaar als Rückwärtszeichen umsetzt und die über das Sprechadernpaar empfangenen Vorwärtszeichen in art einem dritten Ausgang abnehmbare teilnhmerseitige vermittlungstechnische Kennzeichen umsetzt

Gehende Übertragungen befinden sich in Richtung des Verbindungsaufbaus am Eingang und kommende Übertragung am Ausgang einer Übertragungssirecke. Vermittlungstechnische Kennzeichen sind hier Gleichstrom-lmpulszeichen oder -Dauerzeichen, wie Belegtzeichen, Wahlzeichen usw.

Ein weltweit verbreitetes Kennzeichenübertragungsverfahren zwischen zweidrähtig verbundenen Vermittlungsstellen ist die Schleifenzeichengabe durch Gleichstrom über die Sprechadern. Durch hohen Schleifenstrom ist ein sicherer Zeichenaustausch, insbesondere über größere Entfernungen gewährleistet Bekannte Systeme arbeiten bei 48 V Betriebsspannung im niederohmigen Zustand mit einem Strom von 30 bis 6OmA. Dies ergibt etwa 0,7 bis 1,4 W Verlustleistung pro Übertragung. Die Ablösung der bisher üblichen

Relais durch Halbleiter ermöglicht eine wesentlich kompaktere Bauweise. Deren Realisierung scheiterte jedoch an zu großer Erwärmung infolge der relativ hohen Verlustleistung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gehende und eine kommende Übertragung zu realisieren, die intern nur wenig Verlustleistung erzeugen, aus Kompatibilitätsgründen sich jedoch nach außen in ihren elektrischen Eigenschaften von denen der bisher verwendeten Relaisschaliuriyen nicht unterscheiden.

Ausgehend von einer Anordnung der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der gehenden Übertragung zwischen dem ersten Tiefpaßfilter und einer zweiten Betriebsspannungsversorgung mit einer Vielzahl angeschlossener Verbraucher eine Kettenschaltung, bestehend aus einer Gleichrichterbrücke und aus einem über eine erste Ansteuereinrichtung mit dem ersten Eingang fremdgesteuerten Sperrwandler, dessen Eingangswiderstand durch die Taktpulslänge einstellbar ist und der die von der kommenden Übertragung aufzunehmende Leistung in die zweite Betriebsspannungsversorgung schickt, und weiter ein erster Geber mit dem ersten Ausgang für ein Feststellen einer Bildung eines hochohmigen Schleifenschlusses und ein zweiter Geber mit dem zweiten Ausgang für ein Feststellen einer Umpolung vorgesehen sind, und in der kommenden Übertragung zwischen dem zweiten Tiefpaßfilter und der ersten Betriebsstromversorgung eine Kettenschaltung, bestehend aus zwei Drosseln, aus einem elektronischen Umpoler mit einer zweiten Ansteuereinrichtung mit dem zweiten Eingang und aus einem Schaltregler für konstanten Strom, und weiter ein dritter Geber mit dem dritten Ausgang für ein Feststellen eines Stromflusses vorgesehen sind.

Aus der Zeitschrift »Radio mentor«(1958) !,Seiten 27 bis 32 ist zwar bereits ein Sperrwandler bekannt, jedoch handelt es sich um keinen fremdgesteuerten. In den Zeitschriften »Electronics«, 16. 2. 1970, Seite 76 und »Enatechnik«, Dez. 1969, Heft 7, Seiten 7 bis 9 wurde zwar bereits ein Schaltregler beschrieben, dieser erzeugt jedoch konstante Spannung und nicht konstenten Strom.

Für die praktische Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist es vorteilhaft, wenn der fremdgesteuerte Sperrwandler einen Übertrager enthält, dessen Primärwicklung über einen ersten Transistorschalter mit dem Eingang und dessen Sekundärwicklung über eine erste Diode mit dem Ausgang derart verbunden sind, daß die im leitenden Zustand des ersten Transistorschalters durch den Übertrager aufgenommene Leistung während des nicht leitenden Zustandes des ersten Transistorschalters über die erste Diode in die am Ausgang angeschlossene zweite Betriebsspannungsversorgung eingespeist, wird.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn als Ansteuereinrichtung eine Gatteranordnung vorgesehen ist, die den ersten Transistorschalter über einen ersten Optokoppler steuert.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn als erster Geber eine an einer Anzapfung der Sekundärwicklung des Übertragers angeschlossene und einen ersten Kondensator ladende zweite Diode vorgesehen ist und wenn als /weiter Geber ein in die Gleichrichterbrücke eingeschleifter zweiter Optokoppler vorgesehen ist.

Für die praktisch? Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist es schließlich vorteilhaft, wenn im Schaltregler in Richtung des zu regelnden Stromes ein zweiter Transistorschalter und ein Meßwiderstand vorgesehen sind und wenn ferner ein Operationsverstärker vorgesehen ist, der den zweiten Transistorschalter in Abhängigkeit vom Spannungsabfall über dem Meßwiderstand steuert.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine bekannte gehende und kommende Übertragung,

Fig.2 zeigt einen Zeichenablauf bei Schleifenzeichengabe,

F i g. 3 zeigt eine erfindung&gemäße gehende Übertragung,
F i g. 4 zeigt die Prinzipschaltung eines erfindungsgemäßen fremdgesteuerten Sperrwandlers,

Fig.5 zeigt den Verlauf des Stromes in der Prinzipschaltung nach F i g. 4 über der Zeit,

Fig.6 zeigt eine erfindungsgeinäße kommende Übertragung,

Fig.7 zeigt den Stromverlauf in der Drossel DrS bzw. Dr6 in der kommenden Übertaktung nach F i g. 6 und

F i g. 8 zeigt den Verlauf der Frequenz in Abhängigkeit vom Verhältnis der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung am Schaltregler der kommenden Übertragung nach F i g. 6.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Anordnung mit einem Sprechadernpaar a und b mit einer gehenden Übertragung Og an einem Ende und einer kommenden

jo Übertragung Ok am anderen Ende.

Die gehende Übertragung Og enthält sprechadernseitig einen ersten Tiefpaß mit zwei Drosseln Dr 1 und Dr2 sowie mit einem Kondensator CX. Weiter enthält sie ein Relais M mit einer 2U-VSl-Wicklung und einem Arbeitskontakt m, ein Relais N mit einem Wicklungswiderstand von 400 Ω und einem Arbeitskontakt n, ein Relais O mit einer 400-Q-Wicklung und einem Arbeitskontakt o, zwei Dioden Di und D2, einen Schalter 51, einen Eingang E1 und zwei Ausgänge A 1 und A 2.

Die kommende Übertragung Ok enthält einen Tieipaß mit zwei Drosseln Dr3 und Dr4, sowie einen Kondensator C2. Weiter enthält sie zwei Schalter 53 und 54, ein Relais P mit zwei 205-Ω-Wicklungen und einem Arbeitskontakt r, einen Eingang E2, einen Ausgang A 3 und zwei Anschlüsse für eine Betriebsstromversorgung UB1.

Liegt am Eingang £1 kein vermittlungstechnisches Kennzeichen an, ist der Schalter 51 offen. Liegt jetzt an der Sprechader a eine negative Spannung und an der Sprechader b eine positive Spannung, so erfolgt eine hochohmige Schleifenbildung von 20,4 kn über die Diode D1, das Relais iV und das Relais M. Erscheint jetzt am Eingang ff ein vermittlungstechnisches Kennzeichen, so wird der Schalter 51 geschlossen und die Schleifenbildung erfolgt Ober die Diode D 1, das Relais N und den Schalter 51. Die Schleife weist jetzt einen Widerstandswert von nur 400 Ω auf. Durch Umtasten vom hochohmigen in den niederohmigen Schleifenzustand ergeben sich die Vorwärtszeichen. Der Ausgang A 1 wird i'ber den Kontakt m geerdet, wenn die Schleife hochobmig ist. Nach Abfallen des Pelais M wird der Frdschluß durch den Kontakt π aufrechterhalten. Wird die Spannung an den Adern a und b

b5 umgepolt, so fließt der Schleifenstrom über das Relais O und die Diode D 2 und der Ausgangs A 2 wird geerdet Die Erdpotentiale an den Ausgängen A 1 und A 2 stellen vermittlungstechnische Kennzeichen dar.

Die Gleichspannung zwischen den Sprechadern α und /»wird von der Betriebsstromversorgung UB 1 geliefert. Über den Eingang £2 wird die Stellung der Schalter .V 3 und S4 und damit die Polarität bestimmt. Mit der Polarität v/erden Rückwärtszeichen signalisiert. Liegt in der gehenden Übertragung Og ein niederohmiger Schleifenschluß vor, so zieht in der kommenden Übertragung Ok das Relais Pan, und der Ausgang A 3 wird über den Kontakt ρ an Masse gelegt, was ein vermittlungstechnisches Kennzeichen ergibt. Die Tiefpässe verhindern eine Bedämpfung der Sprechfrequenzen.

F i g. 2 zeigt einen Zcichenablauf bei Sehleilcnzeichengabe mit Vorwärtszeichen und Rückwärtszeichen.

I· i g. J zeigt eine erfindungsgemäße gehende Übertragung Og mit einem Tiefpaß TPi, mit einer Glcichrichterbrückc GB, mit einem fremdgesteucrten Sperrwandler 5VV, mit einer Ansteuerschaltung AEi. mit einem ersten Geber Gb 1 und mit einem zweiten Geber Gb 2.

Der Tiefpaß TPi entspricht dem in der gehenden Übertragung Ug\n Fig. I.

Die Gleichrichterbrücke enthält Dioden D5bis Ü8.

Der fremdgesteuerte Sperrwandler enthält einen Transistor Tr I, einen Widerstand R 1, einen Übertrager 0. eine Diode D3. einen Kondensator C3 sowie Anschlußklemmen für eine Betriebsstromversorgung UB 2.

Die Ansteucrschaltung AE 1 enthält einen Optokoppler K I, UND-Gatter G 1 und C72 sowie einen Inverter /1. F.in Eingang des UND-Gatters Gl ist unmittelbar und ein Eingang des UND-Gatters G2 ist über einen Inverter /I mit dem Eingang Ei verbunden. Der Takt Ti am anderen Eingang des UND-Gatters G i enthält lange Impulse und dient zur Einstellung des niederohmigen .Schleifenschlusses; der Takt T2 am anderen Eingang des UND-Gatters (7 2 besteht aus kurzen Impulsen und dient der Einstellung des hochohmigen Schlcifcnschlusscs.

Der erste Geber Gb 1 enthält eine Diode DA. einen Kondensator C4 und den Ausgang A 1.

Der Geber Gb2 enthält einen Optokoppler K 2 und den Ausgang A 2.

An seinen Ein- und Ausgängen verhall sich die gehende Übertragung Og genauso wie die bekannte gehende Übertragung Ognach Fig. 1.

F i g. 4 zeigt eine Prinzipschaltung des Sperrwandlers SW. Dir Übertrager d7ist durch eine Spule /.ersetzt. (Λ-sei die vom Sprechadernpaar anliegende Spannung, U„ sei die übersetzte Spannung der Betriebsstromversorgung. Für den als Schalter dargestellten Transistor Tr I gilt im geschlossen (t_e) bzw. offenen frJZustand:

= L

Den Verlauf des Stromes //. der Spule L über der Zeit ίzeigt Fig. 5.

Der mittlere Eingangsstrom ist

Der Eingangswiderstand

kann bei konstanter Frequenz durch die Einschaltzeit bestimmt werden.

Die Einschaltzeit müßte also auf etwa 1/7 reduziert werden, um den Eingangswiderstand von 400 Ω auf 20 kn umzuschalten. Diese wichtige Eigenschaft des fremdgesteuerten Sperrwandlers ist jedoch nur dann gewährleistet, wenn der Sptilenstrom //. auf Null gegangen ist, ehe ein neuer Zyklus beginnt:

l_e+ I„<T für jeden Betriebsfall.

In der gehenden Übertragung 0_f schaltet der Transistor Tr i periodisch die Primärwicklung des Übertragers Ü über die Gleichrichterbrücke GB und den Tiefpaß Tl' I an das Sprechadernpaar :i, b. Der Transistor Tr I wird über die Anstcuerschaltung AEi entsprechend dem erregten Eingang E I von einem der in seinem Pulspauseverhältnis unterschiedlichen Takt T gesteuert. Damit werden zwei verschiedene Eingangswiderstände zwischen den Sprechadern a und b sichergestellt. Die jeweils im leitenden Zustand des Transistors Tr 1 durch den Übertrager //aufgenommene Leistung wird in der Schaltpause des Taktes T von der Sekundärseite über die Diode D 3 in die Stromversorgung UB 2 eingespeist. Die Schalifrequcn/ muß so hoch sein, daß der Tiefpaß TPi die .Störspannung genügend unterdrückt. Am Ausgang A 1 des Gebers Gb i wird das Schlcifenschlußkcnnzeichcn abgenommen. Der Geber Gb2 liefert bei Polaritäts vvechsol am Sprechadernpaar a, b ein Signal an den Ausgan« A 2.

Um die Sleuerleisüing des Transistors Tr 1 für den Fall zu reduzieren, daß ein sehr hochohmiger Schleifenwiderstand erforderlich ist. kann der Transistor Tr I durch einen Darlington-Transistor erselzt werden. Eine andere Möglichkeit liegt darin, den Transistor Tr 1 über einen Übertrager, dessen Sekundärwicklung zwischen Basis und Emitter liegt, anzusteuern.

Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäßc kommende Übertragung, die sich an den Anschlußklemmen genauso verhält, wie die bekannte kommende Übertragung ίIknach Fig. I.

Die kommende Übertragung Ok nach F i g. 6 enthält einen Tiefpaß TP2. einen Umpoler U. einen Schaltregler SR. eine Ansteuerschaltung AE2 und einen Geber Gb 3.

Der Tiefpaß TP2 entspricht den in der kommenden Übertragung Ok nach F i g. I.

Der Umpoler U enthält Transistoren 7>5 bis TrS sowie die Widerstände R 11 bis R 14.

Der Schaltregler SR enthält Transistoren 7>2 bis Tr4. Drosseln Dr5 und Dr6. eine Diode D9. Widerstände R 2 bis R 9. einen Operationsverstärker OPund Anschlußklemmen für die Betriebsstromvrsorgung UB 1.

Die Ansteuerschaltung AE2 enthält zwei Optokoppler K 3 und K 4, einen Inverter /2 und den Eingang E2.

Der Fühler F3 enthält einen Widerstand R 10. einen Kondensator C5 und den Ausgang A 3.

Die Grundlage für eine verlustarme Realisierung der kommenden Übertragung Ok ist der Schaltregler SR. Der Transistor Tr 2 sei zunächst leitend. Der Strom steigt und fließt über die aus Symmetriegründen in zwei Wicklungen Dr 5 und Dr 6 aufgeteilte Drossel und den Verbraucher. Der Widerstand /?8 dient zum Abgriff einer dem Strom proportionalen Spannung. Diese steuert den Transistor 7>4. dessen Koilektorstrom am Widerstand R7 eine Spannung erzeugt, die durch den Operationsverstärker OP mit der Spannung U_rce verglichen wird. Erreicht der Strom den vorgeschriebenen Wert, so wird über die Transistoren Tr3 und Tr 2

der Strom aus der Stromversorgung LIIi \ unterbrochen. Der Stromfluß wird über die Diode O9 aus der in der Drossel OrS und />6 gespeicherten F.nergie aufrechterhalten. Bei einem unteren Grenzwert, der durch die Rückkopplung mit dem Widerstand Rb bestimmt ist, wird der Transistor Tr 2 wieder eingeschaltet und der Zyklus beginnt erneut.

F i g. 7 zeigt den Stromverlauf in der Drossel Dr 5 und Ij, 6. Für den geschlossenen b/w. offenen als Schalter wirkenden Transistor Tr2 ergeben sich folgende Zusammenhänge:

I./

ι.

Damit ist

Das Spannungsverhiiltnis isi durch das Sehaltverhalinis bestimmt.

<\us der Perio'.lcndaiier l, ι /,, ergibt sich die ITcqiien/

(„
t'll

I ι μ. 7/cigt den Verlauf der
Die maximale l-'reqiiui/ ist

■reimen/

/„

Zur Berechnung der Ströme h. und AJ muß die Referenzspannung L'_n-i und deren Schwankung AU_rei berechnet werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Widerstand R 6 bei als geschlossenem Schalter wirkenden Transistor Tr2 an der Spannung - LJn und bei als offenem Schalter wirkenden Transistor 7V2 an der Spannung + LJn liegt. Für die Ströme AJund Ji ergeben sich dann folgende Formeln, wobei i7/jpdie Basis-limittcrSpaniHing des Transistors 7>4ist.

/\ιι /\₄ «5

K- K₁₁, Ri R, ι K,, (K₄ I R₅)

(„Κ., R₄ (R,+2-R₁₁) ₍ l„,

2 R₁₁₁ K. K₄ K, ι K₄ K₁, + K₅ K₁, * K₁₁,

Die .Störspannung am Kondensator C kann mit folgender Näherung bestimmt werden

!!sw

I./

In Ii g. b erfolgt die Durchschaltung über die Drossel /Ji-3 Lind Di 4 auf die Sprechadern ;i und b über den Umpoler Ll. der aus einer Brückenschaltung mit Transistoren 7/5 bis 7>8 besteht. Wird der Eingang E2 erregt, so werden die Transistoren Tr 6 und Tr 7 über den Optokoppler K 4 leitend und die Sprechader ,·; erhärs negatives und die Sprechader b positives Potential, l'ntfällt die Firregung an F.2. so kehrt sich die Polarität um. weil die Transistoren Tr5 und Tr8 über den Optokoppler K λ leitend werden. Über den Ausgang Λ 3 kann das Scbleifenschlußkriteriuni entnommen werden.

llici/u-l W;iii /eichnuimen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Schleifensignalisierung über ein Sprechadernpaar eines Nachrichtenübertragungssystems mit einer spreehadernseitig ein erstes Tiefpaßfilter enthaltenden gehenden Übertragung, die an einem ersten Eingang empfangene teilnehmerseitige vermittlungstecbnische Kennzeichen durch Schleifenanschlüsse verschiedenen Wider-Standswerts in über das Sprechadernpaar zu übertragende Vorwärtszeichen umsetzt und über das Sprechadernpaar empfangene Rückwärtszeichen in an einem ersten und an einem zweiten Ausgang abnehmbare teilnehmerseitige vermittlungstechnische Kennzeichen umsetzt, und mit einer spreehadernseitig ein zweites Tiefpaßfilter enthaltenden kommenden Übertragung, die an einem zweiten Eingang empfangene teilnehmerseitige vermittlungstechnische Kennzeichen in ein Umpolen einer aus v'iner ersten Betriebsspannungsversorgung stammenden Gleichspannung für das Sprechadernpaar als Rückwärtszeichen umsetzt und die über das Sprechadernpaar empfangenen Vorwärtszeichen in an einem dritten Ausgang abnehmbare teilnehmerseitige vermittlungstechnische Kennzeichen umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß in der gehenden Übertragung (Og) zwischen dem ersten Tiefpaßfilter (TPl) und einer zweiten Betriebsspannungsversorgung (UB 2) mit einer Vielzahl angeschlossener Verbraucher eine Kettenschaltung, bestehend aus einer Gleichrichterbrücke (GB) und aus einem über eine erste Ansteuereinrichtung (AEi) mit dem ersten Eingang (ZTl) fremdgesteuerten Sperrwandler (SW), dessen Ehjgangswiderstand durch die Taktpulslänge einstellbar ist und der die von der kommenden Übertragung (Ok) aufzunehmende Leistung in die zweite Betriebsspannungsversorgung (UB2) schickt, und weiter ein erster Geber (Gb\) mit dem ersten Ausgang (AX) für ein Feststellen einer Bildung eines hochohmigen Schleifenschlusses und ein zweiter Geber (Gb 2) mit dem zweiten Ausgang (A2) für ein Feststellen einer Umpolung vorgesehen sind, und in der kommenden Übertragung (inzwischen dem zweiten Tiefpaßfilter (TP2) und der ersten Betriebsstromversorgung (UBi) eine Kettenschaltung, bestehend aus zwei Drosseln (Dr5, DrS), aus einem elektronischen Umpoler (U) mit einer zweiten Ansteuereinrichtung (-4 £2) mit dem zweiten Eingang (E2) und aus einem so Schaltregler (SR) für konstanten Strom, und weiter ein dritter Geber (Gb3) mit dem dritten Ausgang (A 3) für ein Feststellen eines Stromflusses vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fremdgesteuerte Sperrwandler (SW) einen Übertrager (U) enthält, dessen Primärwicklung über einen ersten Transistorschalter (TrI) mit dem Eingang und dessen Sekundärwicklung über eine erste Diode (D 3) mit dem Ausgang derart verbunden sind, daß die im leitenden Zustand des ersten Transistorschalters (Tr 1) durch den Übertrager ((J) aufgenommene Leistung während des nicht leitenden Zustandes des ersten Transistorschalters (TrI) über die erste Diode (D3) in die am Ausgang angeschlossene zweite Betriebsspannungsversorgung (UB 2) eingespeist wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Transistorschalter (Tr I) ein Darlington-Transistor vorgesehen ist

4. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Ansteuereinrichtung (A E1) eine Gatteranordnung (Gi) vorgesehen ist, die den ersten Transistorschalter (TrI) über einen ersten Optokoppler (K i) steuert

5. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Geber (Gb 1) rine an einer Anzapfung der Sekundärwicklung des Übertragers (U) angeschlossene und einen ersten Kondensator (C4) ladende zweite Diode (D4) vorgesehen ist

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Geber (Gb2) ein in die Gleichrichterbrücke (GB) eingeschleifter zweiter Optokoppler (K 2) vorgesehen ist

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß im Schaltregler (SR)In Richtung des zu regelnden Stromes ein zweiter Transistorschalter (Tr2) und ein Meßwiderstand (RS) vorgesehen sind und ferner ein Operationsverstärker (GP) vorgesehen ist der den zweiten Transistorschalter (Tr2) in Abhängigkeit vom Spannungsabfall über dem Meßwiderstand (R 8) steuert