AT407321B - Verfahren zum anschliessen eines ferngespeisten, peripheren geräts - Google Patents

Description

AT 407 321 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschließen eines von einer zentralen Stelle über eine Übertragungsleitung ferngespeisten, peripheren Geräts in einem Nachrichtenübertragungssystem, wobei in einem ersten Schritt das periphere Gerät bei abgeschalteter Fernspeisespannung an die Übertragungsleitung angeschlossen wird.

Femspeisungen von verschiedenen nachrichtentechnischen Ortsteil-Geräten sind in vielen Telephonsystemen, beispielsweise in Pair-Gain-Systemen weit verbreitet. Zu diesem Zweck ist in einer zentralen Stelle, z.B. einem Wählamt, eine Gleichspannungsquelle vorhanden, die den erforderlichen Betriebsstrom für das an den peripheren Enden der Übertragungsleitung angeschlossene Gerät bereitstellt. Die Hauptaufgabe der Übertragungsleitung besteht in der Übertragung von Signalen oder Daten im Niederspannungsbereich. Aus diesem Grund sind für solche Übertragungsleitungen üblicherweise keine dem Personenschutz dienenden Einrichtungen vorgesehen. Für den menschlichen Körper gefährliche Spannungen werden daher auch bei herkömmlichen Fernspeisungen nicht eingesetzt. So befragen die üblichen Speisespannungen 48 V bzw. 60 V, wobei Schwankungen bis zu 20% toleriert wenden. Die Entwicklung der letzten Jahre zeigt allerdings eine deutliche Tendenz in die Richtung von immer höheren Geräteleistungen, die bei beibehaltenen Speisespannungsgrenzen sehr hohe Ströme und damit Verlustleistungen hervorrufen.

Ein Teil der Netzbetreiber geht daher dazu über etwa für ferngespeiste elektrische Einrichtungen, z.B. Pair Gain-Systeme, HDSL- oder ADSL-Systeme o.ä., die Speisespannungen recht beträchtlich, z.B. auf +- 60 V bis +-135 V zu erhöhen, wodurch das Problem der Personensicherheit an Bedeutung gewinnt. Es sind zwar Strombegrenzungen vorgesehen, dennoch kann es bei verschiedenen Vorgängen, z.B. bei Mastarbeiten, zu äußerst gefährlichen Situationen kommen, wenn durch Stromschläge für kurze Zeit das Balancegefühl oder sonstige Reflexfähigkeiten gestört werden.

Zur Lösung dieses Problems haben sich verschiedene Ansätze gefunden, um eine Gefährdung von Personen zu vermeiden. Zu diesem Zweck können etwa die Anschlußarbeiten bei abgeschalteter Fernspeisung durchgeführt werden. Es besteht dabei aber das Problem, daß mit Sicherheit verhindert werden muß, daß während der Montagezeit eine gefährlich hohe Femspeise-spannung auf der Übertragungsleitung auftreten kann.

Es muß demnach gewährleistet werden, daß bei nicht angeschlossenem oder fehlerhaft angeschlossenem peripheren Gerät, die Betriebsspeisespannung nicht auftreten kann.

Diesbezüglich wurde etwa schon versucht, nach Anlegen einer Spannung über eine Strommessung des in der Übertragungsleitung fließenden Stromes festzustellen, ob das betreffende Gerät tatsächlich angeschlossen ist oder ob offene periphere Enden der Übertragungsleitung vorliegen.

Auch das Senden oder Empfangen von Daten wurde in Lösungsvorschlägen bereits herangezogen, um aus einem festgestellten Datenstrom zu überprüfen, ob das periphere Gerät angeschlossen ist.

Der Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht darin, daß die Fernspeisespannung in voller Höhe eingeschaltet werden muß, um eine verwertbare Aussage über den richtigen Anschluß des ferngespeisten Geräts gewinnen zu können. Eine Datenübertragung funktioniert in den meisten Fällen nur bei voller Betriebsspeisespannung, während der der Strommessung zugängliche Innenwiderstand der peripheren Geräte stark von der angelegten Speisespannung abhängig ist, sodaß bei reduzierter Betriebsspannung keine verläßlichen Aussagen getroffen werden können.

Eine weitere Möglichkeit, diese Hindernisse zu umgehen, besteht darin, einen definierten Widerstand im peripheren Gerät vorzusehen, welcher im Betrieb weggeschaltet werden kann und der bei einer sicherheitstechnisch unbedenklichen Spannung zur Überprüfung des Anschlußzustandes des peripheren Geräts dienen kann. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß eine eigene Schaltung im ferngespeisten Gerät erforderlich ist, die eine Bereitstellung des Meßwiderstandes und eine spätere Wegschaltung zu überwachen hat. Der Meßwiderstand müßte zu diesem Zweck relativ niederohmig ausgelegt sein, um eine solche Messung von den durch Kabelleckströme hervorgerufenen Meßwerten zu unterscheiden. Kabelfehler können dabei allerdings leicht zu falschen Ergebnissen führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe der Personenschutz bei der Montage von ferngespeisten Geräten ermöglicht wird und 2

AT 407 321 B eine genaue Bestimmung und Unterscheidung von Anschlußzuständen eines peripheren Geräts möglich ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in einem zweiten Schritt eine Prüfspannung, die kleiner als die für den Betrieb vorgesehene Femspeisespannung des Geräts ist, an den zentral-5 seitigen Enden der Obertragungsleitung angelegt und der Anschlußzustand der peripheren Enden der Übertragungsleitung durch zentralseitige Messung der dabei in die Übertragungsleitung fließende Ladungsmenge ermittelt wind, und daß in einem dritten Schritt bei Feststellen des richtigen Anschlußzustandes der Übertragungsleitung die Femspeisespannung auf die Betriebsspeisespannung erhöht wird. io Auf diese Weise kann die Montage in spannungsfreiem Zustand vorgenommen und eine Gefährdung des Montagepersonals durch hohe Spannungen ausgeschlossen werden. Die in den peripheren Geräten vorhandenen Eingangskapazitäten, die sich von den Leitungskapazitäten wesentlich unterscheiden, können dabei zur Detektion des richtigen Anschlußzustandes herangezogen werden, indem die bei Anlegen der Prüfspannung in die Übertragungsleitung fließende 15 Ladungsmenge gemessen wird. Dies hat den Vorteil, daß eine relativ geringe und für Menschen ungefährliche Prüfspannung eingesetzt und auch allenfalls auftretende Leckströme berücksichtigt werden können. Damit wird ein ungefährliches Arbeiten bei der Montage des peripheren Geräts ermöglicht. Liegt die nach Anlegen der Prüfspannung gemessene Ladungsmenge innerhalb vorbestimmbarer Grenzwerte, die der Größe der Eingangskapazität des peripheren Geräts entsprechen, 20 kann das betreffende Gerät als richtig angeschaltet betrachtet werden und die Femspeisespannung auf den für den Betrieb benötigten Wert erhöht werden. Ist dies nicht der Fall, wird die Speisespannung abgeschaltet und der Kapazität Zeit zum Entladen gegeben. Nach einiger Zeit kann erneut ein Meßzyklus mit dem erneuten Anlegen einer ungefährlichen Prüfspannung durchgeführt werden. 25 Erst nach einem positiven Meßergebnis wird in der zentralen Stelle auf die volle Femspeisespannung erhöht, wodurch die erforderliche Betriebsspeisespannung erst nach dem richtigen Anschließen des peripheren Geräts vorliegt und von dieser keine Gefährdung für das Montagepersonal ausgeht.

Wird eine zu kleine Ladungsmenge gemessen, so kann auf ein nicht angeschaltetes Gerät 30 oder eine schadhafte Übertragungsleitung geschlossen werden. Eine zu große Ladungsmenge ergibt sich bei einem Gerät mit fehlerhaftem Eingangsteil bzw. bei irrtümlich parallel geschalteten Ortsteilen oder einer kurzgeschlossenen oder mit zu hohen Leckströmen behafteten Übertragungsleitung.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Prüfspannung als 35 Spannungssprung an den zentralseitigen Enden der Übertragungsleitung angelegt wird.

Dadurch ist ein genau definierter Übergang vom abgeschalteten in den Prüfzustand durchführbar.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, daß solange in ständig sich wiederholender Abfolge die Prüfspannung angelegt und die in die Übertragungs-40 leitung fließende Ladungsmenge ermittelt wird bis der richtige Anschlußzustand der Übertragungsleitung vorliegt.

Damit wird eine ständige Überwachung des Anschlußzustandes der Übertragungsleitung durchgeführt, die erst nach dem Anschließen des peripheren Geräts beendet wird. Die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Meßvorgängen werden vorzugsweise periodisch gewählt 45 werden, es kann aber bei Bedarf auch eine Umschaltung auf manuelle Steuerung der Zeitabstände vorgesehen sein, um so gegebenenfalls eine genauere Beeinflussung der Messung zu erreichen, falls es die Montagesituation gerade erfordert. Das entsprechende Prüfpersonal kann den Meßvorgang somit nach Belieben ein- und ausschalten.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die in die Über-50 tragungsleitung fließende Ladung durch Integration des während des Anlegens der Prüfspannung zum peripheren Gerät fließenden Stromes gemessen wird.

Auf diese Weise kann die in die Übertragungsleitung fließende Ladungsmenge indirekt über den Strom gemessen werden, wodurch die Messung negativ beeinflussende Störsignale auf der Übertragungsleitung, die bei direkter Ladungsmessung auftreten könnten, sich nicht auf das 55 Meßergebnis auswirken können. 3

AT 407 321 B

Weiters betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit der der Anschlußzustand eines peripheren Geräts genau und zuverlässig festgestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Einheit zur Erzeugung eines Spannungssprunges und eine Einheit zur Bestimmung der in die Übertragungsleitung abgegebenen Ladungsmenge vorgesehen ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Einheit zur Bestimmung der Ladungsmenge durch eine Einheit zur Erzeugung einer dem zum peripheren Gerät fließenden Strom proportionalen Spannung und durch eine mit dieser Einheit verbundenen Integrator-Einheit gebildet Ist.

Eine einfache Realisierung gemäß der Erfindung kann darin bestehen, daß die Einheit zur Erzeugung einer dem Strom proportionalen Spannung aus einem Ohmschen Widerstand gebildet ist.

Zur automatischen Detektion des Anschlußzustandes eines peripheren Geräts kann weiters vorgesehen sein, daß am Ausgang der Integrator-Einheit der eine Eingang einer Komparator-Einheit angeschlossen ist, welche an ihrem anderen Eingang mit einer Referenzspannungsquelle verbunden ist, über welche der Schwellwert zur Veränderung des Komparatorausganges einstellbar ist.

In diesem Zusammenhang kann bevorzugt vorgesehen sein, daß der Integrator aus einem invertierenden Operationsverstärker mit einem Integrierkondensator im Gegenkoppiungszweig gebildet ist.

Um weiters zu verhindern, daß Leckströme durch schlechte Isolation der Übertragungsleitung ein falsches Integrationsergebnis hervorrufen, kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, daß parallel zum Integrierkondensator ein Widerstand geschaltet ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Integrator aus einem RC-Glied gebildet ist, wodurch sich eine besonders einfache Schaltungsrealisierung des Integrators ergibt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele eingehend erläutert. Es zeigt dabei

Fig.1 ein Blockschaltbild eines femgespeisten Nachrichtenübertragungssystems mit einer zentralen Stelle, einer Übertragungsleitung und einem peripheren Gerät;

Fig.2 eine teilweise Darstellung des Eingangsteils eines peripheren Geräts;

Fig.3 und 4 jeweils ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig.5 ein Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig.6, 7 und 8 den zeitlichen Verlauf der am peripheren Gerät auftretenden Fernspeisespannung, des dadurch hervorgerufenen Stromes und die Ausgangsspannungen der Integrator-Einheit und der Komparator-Einheit der Schaltungsanordnung gemäß Fig.5 bei richtig angeschlossenem peripheren Gerät;

Fig.9, 10 und 11 den zeitlichen Verlauf der Fernspeisespannung, des hervorgerufenen Stromes und die Ausgangsspannungen der Integrator-Einheit und der Komparator-Einheit der Schaltungsanordnung gemäß Fig.5 bei zu hohen Leckströmen der Übertragungsleitung;

Fig.12, 13 und 14 den zeitlichen Verlauf der Fernspeisespannung, des hervorgerufenen Stromes und die Ausgangsspannungen der Integrator-Einheit und der Komparator-Einheit der Schaltungsanordnung gemäß Fig.5 bei zu geringer Eingangskapazität des peripheren Geräts;

Fig.15, 16 und 17 den zeitlichen Verlauf der Fernspeisespannung, des hervorgerufenen Stromes und die Ausgangsspannungen der Integrator-Einheit und der Komparator-Einheit der Schaltungsanordnung gemäß Fig.5 bei zu hoher Eingangskapazität des peripheren Geräts;

Fig.18 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 19, 20, und 21 den zeitlichen Verlauf des hervorgerufenen Stromes, der Ausgangsspannung der Integrator-Einheit und der Komparator-Einheit der Schaltungsanordnung gemäß Fig.18 bei richtig angeschlossenem peripheren Gerät.

In Fig. 1 ist ein Nachrichtenübertragungssystem gemäß dem Stand der Technik dargestellt, in welchem ein peripheres Gerät, z.B. ein Ortsteil 2, über eine Übertragungsleitung 1 mit einer 4

AT 407 321 B zentralen Stelle, z.B. einem Wählamt 7, verbunden ist. Analoge Sprachsignale und/oder digitale Daten werden über eine wählamtsseitige Einheit 3 an den Ortsteil 2 übermittelt bzw. von diesem empfangen. Um die von den örtlichen Gegebenheiten unabhängige Stromversorgung des Ortsteils zu gewährleisten, ist dieser über eine Fernspeisungsvorrichtung 20 femgespeist, wobei in vielen Fällen die Betriebsspeisespannung unter einem sicherheitstechnisch kritischen Wert von z.B. 60 V Gleichspannung liegen kann. In einem solchen Fall besteht während des Anschließvorganges eines solchen peripheren Geräts für das Montagepersonal keine unmittelbare Gelährdung durch die Einwirkung dieser Spannung, da angenommen wird, daß ein Mensch in Vollbesitz seiner körperlichen Kräfte diese Spannungswerte ohne jegliche Gefährdung überstehen kann. Es ist daher ohne weiteres möglich, die Femspeisespannung voll aufrechtzuerhalten auch wenn sich das periphere Gerät 2 in noch nicht angeschlossenem Zustand befindet. Der zuständige Monteur kann daher den Ortsteil - ohne sich einer weiteren Gefahr auszusetzen - an die Übertragungsleitung 1 anschließen.

Da die peripheren Geräte dieser Art in modernen Nachtrichtenübertragungssystemen immer mehr Funktionen übernehmen müssen, steigt die Anschlußleistung dieser Geräte in den letzten Jahren beständig. Wird die Femspeisespannung nun aber unterhalb der Gefährdungsgrenze von 60 V gehalten, müssen in der Folge die Speiseströme höher gewählt werden, was wiederum einen erhöhten Spannungsabfall an den Leitungswiderständen der Übertragungsleitung und damit erhöhte Verlustleistungen zur Folge hat. Um dies zu unterbinden, gehen viele Netzbetreiber dazu über, höhere Fernspeisespannungen, in Einzelfällen bis zu +- 135 VDC mit Erdbezug oder 270 VDC ohne Erdbezug vorzusehen. Damit kann aber eine Gefährdung des Montagepersonals nicht mehr ausgeschlossen werden, insbesondere deshalb, weil Gleichspannungen einen höheren Gefährdungsgrad in sich bergen als Wechselspannungen vergleichbarer Höhe.

Zur Vermeidung von unerwünschten Stromschlägen wird ein Verfahren zum Anschließen eines von einer zentralen Stelle über eine Übertragungsleitung ferngespeisten Geräts in einem Nachrichtenübertragungssystem vorgeschlagen, wobei in einem ersten Schritt das periphere Gerät 2 bei abgeschalteter Femspeisespannung an die Übertragungsleitung 1 angeschlossen wird. In einem zweiten Schritt wird dann erfindungsgemäß eine Prüfspannung, die kleiner als die für den Betrieb vorgesehene Femspeisespannung des peripheren Geräts 2 ist, an den zentralseitigen Enden der Übertragungsleitung 1 angelegt und der Anschlußzustand der peripheren Enden der Übertragungsleitung 1 durch zentralseitige Messung der dabei in die Übertragungsleitung fließende Ladungsmenge ermittelt. In einem nachfolgenden dritten Schritt wird bei Feststellen des richtigen Anschlußzustandes der Übertragungsleitung 1 die Femspeisespannung auf die Betriebsspeisespannung erhöht.

Grundsätzlich wird dabei vor dem Anschließen des peripheren Geräts keine Femspeisespannung an der Übertragungsleitung 1 aufrechterhalten. Dadurch sind die peripheren Enden spannungsfrei und die Anschlußarbeiten können ohne Gefährdung des Montagepersonals vor sich gehen. Wird der richtige Anschlußzustand festgestellt und sind daher die Anschlußarbeiten korrekt beendet worden, wird die Femspeisespannung auf den für den Betrieb geeigneten Wert erhöht. Über die Ladungsmessung kann die Eingangskapazität des peripheren Geräts 2 ermittelt werden, die sich wesentlich von Leitungs- oder anderen parasitären Kapazitäten unterscheidet. Dazu ist in Fig.2 der Eingängsteil eines Ortsteils 2 abgebildet, der üblicherweise durch einen DC-DC-Wandler 5 gebildet wird, welcher neben Kondensatoren 4 und 6 für die Ermöglichung eines polaritätsunabhängigen Anschlusses einen Brückengleichrichter aufweist. Die Kapazitäten der Kondensatoren 4 und 6 sind wesentlich größer als die Leitungskapazitäten der Übertragungsleitung 1 und ermöglichen daher aufgrund der Ladungsmessung eine zuverlässige Unterscheidung, ob sich das betreffende Gerät 2 im richtig angeschlossenen Zustand befindet oder nicht. Die Ladungsmessung kann aber auch bei für Menschen ungefährlichen Spannungen durchgeführt werden.

In Fig.3 und 4 sind jeweils zentralseitige Anordnungen gezeigt, die für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind. In Fig.3 ist zu diesem Zweck eine Einheit zur Erzeugung eines Spannungssprunges 10 und eine Einheit zur Bestimmung der in die Übertragungsleitung abgegebenen Ladungsmenge 11 vorgesehen.

Die Spannungssprung-Einheit 10 erzeugt einen möglichst steil ansteigenden Spannungssprung auf der Übertragungsleitung 1, um über das zeitliche Verhalten der am peripheren Ende der 5

AT 407 321 B Übertragungsleitung 1 vorliegenden Kapazitäten eine Aussage treffen zu können. Damit wird die Prüfspannung als Spannungssprung an den zentralseitigen Enden der Übertragungsleitung 1 angelegt, welcher in seiner am peripheren Gerät auftretenden Form beispielsweise in Fig.6 dargestellt ist. Die abgerundete Form dieses Spannungssprunges ergibt sich aus dem dabei vollzogenen Ladevorgang der Eingangskondensatoren des Ortsteils 2. Wie aus Fig.6 ersichtlich, liegt die Höhe der Spannung im für den Menschen ungefährlichen Bereichen.

Die Einheit 11 zur Ladungsmessung ist in Fig.3 direkt in den Strompfad geschaltet, wodurch sich für die praktische Verwirklichung aber Schwierigkeiten ergeben, da Ladungsmessungen in dieser direkten Form nur sehr schwer durchführbar und außerdem sehr störanfällig sind. Eine vorteilhaftere Variante ist dazu in Fig.4 dargestellt, wobei in den Strompfad eine Einheit 13 zur Erzeugung einer dem zum peripheren Gerät 2 fließenden Strom proportionalen Spannung vorgesehen ist, die beispielsweise durch einen, vorzugsweise niederohmigen, Ohmschen Widerstand gebildet sein kann. Diese Einheit 13 ist an ihren Ausgängen mit einer Integrator-Einheit 14 verbunden, die die an sie angelegte Spannung integriert und damit eine zur in die Übertragungsleitung 1 fließende Ladungsmenge proportionale Ausgangsgröße erzeugt.

Aus der so ermittelten Ladungsmenge kann auf die an den peripheren Enden der Übertragungsleitung 1 vorliegende Kapazität geschlossen und in weiterer Folge eine Aussage darüber getroffen werden, ob das periphere Gerät 2 richtig angeschlossen ist oder nicht.

In der Praxis kann nun so vorgegangen werden, daß solange in ständig sich wiederholender Abfolge die Prüfspannung angelegt und die in die Übertragungsleitung fließende Ladungsmenge ermittelt wird bis der richtige Anschlußzustand der Übertragungsleitung vorliegt. Damit wird der Zustand der Übertragungsleitungsenden ständig überwacht und sofort bei Vorliegen eines positiven Meßergebnisses eine entsprechende Meldung an das Prüfpersonal weitergegeben.

Zur besseren Detektion des richtigen Anschlußzustandes ist weiters am Ausgang des Integrators 14 der eine Eingang einer Komparatoreinheit 15 angeschlossen, welche an ihrem anderen Eingang mit einer Referenzspannungsquelle Uref verbunden ist, über welche der Schwellwert zur Veränderung des Komparatorausganges einstellbar ist.

Mit Hilfe der Komparator-Einheit kann zumindest festgestellt werden, ob die in die Übertragungsleitung 1 fließende Ladungsmenge einen vorbestimmbaren Schwellwert überschreitet, der so festgelegt werden kann, daß die bezüglich der Eingangskapazitäten des peripheren Geräts 2 relativ kleinen Leitungskapazitäten von den ersteren unterschieden werden können. Damit kann die Aussage getroffen werden, ob ein offenes Leitungsende, also nicht angeschlossenes peripheres Gerät oder ein angeschlossenes Leitungsende vorliegt.

Diese Unterscheidung kann mit der Anordnung gemäß Fig.4 getroffen werden, solange keine hohen Verlustströme auf der Übertragungsleitung 1 durch geringen Isolationswiderstand oder ähnliche Effekte auftreten. Solche Verlustströme bewirken nämlich eine ständige Ladungsabgabe, die in der Integrator-Einheit 14 ebenso integriert wird wie die Ladung eines Kondensators. Dieser negativen Beeinflussung der erfindungsgemäßen Methode kann mit einer Schaltungsanordnung, wie sie in Fig.5 dargestellt ist, abgeholfen werden. Fig.5 beinhaltet zum besseren Verständnis der Funktionsweise teilweise auch Ersatzschaltbilder. So ist die Übertragungsleitung 1 näherungsweise durch einen Leitungswiderstand R8, eine Leitungskapazität C5 und eine Leitungsinduktivität L1 repräsentiert, während das periphere Gerät 2, z.B. ein Ortsteil von Pair Gain-Systemen oder HDSL-Einheiten, durch einen Eingangswiderstand R9 und einen Eingangskondensator C4 verkörpert wird, wobei aus der Übertragungsleitung 1 resultierende Leckströme in Widerstand R9 miteinbezogen sind. Die Einheit zur Erzeugung einer dem Strom proportionalen Spannung 13 wird durch einen niederohmigen Ohmschen Widerstand R1 gebildet, der an einem Ende mit der zweiadrigen Übertragungsleitung 1 und am anderen Ende mit einem Anschluß der Einheit 10 zur Erzeugung eines Spannungssprunges verbunden ist, welche an ihrem anderen Ende mit der anderen Ader der Übertragungsleitung 1 verbunden ist.

Die Fig.6 bis 11 geben die zeitlichen Verläufe von vier verschiedenen, realen Anschlußbedingungen wieder, die der besseren Übersichtlichkeit wegen nachfolgend angegeben sind.

Zustand l (Fig.6 bis 8): Das periphere Gerät 2 ist richtig angeschlossen.

Zustand II (Fig.9 bis 11): Die Übertragungsleitung ruft zu hohe Leitungsleckströme hervor.

Zustand lll (Fig.12 bis 14): Das periphere Gerät 2 weist eine zu geringe Eingangskapazität auf oder ist nicht angeschlossen. 6

AT 407 321 B

Zustand IV (Fig.15 bis 17): Das periphere Gerät 2 weist eine zu hohe Eingangskapazität auf.

Die einzelnen Diagramme zeigen jeweils:

Fig.6, 9,12,15 den zeitlichen Veflauf der Spannung V1 am Widerstand R9;

Fig.7,10,13,16 den zeitlichen Verlauf des Stromes I durch den Widerstand R8;

Fig.8, 11, 14, 17 den zeitlichen Verlauf der Spannung V2 am Ausgang eines Integrators U1 und den zeitlichen Verlauf der Spannung V3 am Ausgang eines Komparators U5.

Der zeitliche Verlauf der Spannung V1 und der zeitliche Verlauf des Stromes I sind hauptsächlich durch den Wert der Eingangskapazität C4 bestimmt. In Fig.7 steigt der Strom I bei Anlegen des Spannungssprunges zuerst auf seinen Maximalwert, da der zunächst ungeladene Kondensator C4 wie ein Kurzschluß wirkt, mit zunehmender Aufladung sinkt der Strom und erreicht schließlich nach einer Zeitspanne von etwa 100ms den Nullwert. Der zeitabhängige Stromverlauf könnte ebenso zur Messung der Eingangskapazität des peripheren Geräts herangezogen werden, es geht bei dieser Form der Messung aber der Leitungswiderstand der Übertragungsleitung und die Strombegrenzung der Spannungssprung-Einheit 10 stark in den Wertebereich des Stromverlaufes ein und es ergibt sich daher ein relativ großer Toieranzbereich, innerhalb dessen einen richtiger Anschlußzustand zutreffen könnte, wodurch eine genaue Bestimmung dieses Anschlußzustandes nur schwer möglich ist.

Der Stromverlauf wird über die Einheit 13 in eine dazu proportionale Spannung gewandelt, welche an den Eingang der Integrator-Einheit 14 angelegt wird. Diese Integrator-Einheit umfaßt gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig.5 einen invertierenden Operationsverstärker U1, der einen Integrierkondensator C3 im Gegenkopplungszweig aufweist.

Um den Einfluß störender Leckströme in der Übertragungsleitung zu beseitigen, ist parallel zum Integrierkondensator C3 ein Widerstand R4 geschaltet, der nach dem Ladevorgang des Eingangskondensators C4 verhindert, daß die aufgrund schlechter Isolation - wie sie etwa bei alten Leitungen Vorkommen kann - auftretenden Leckströme einen weiteren Ladungszuwachs bewirken, der dann als zusätzliche Kapazität am Eingang des peripheren Geräts interpretiert werden würde. Der Widerstand R4 ist so dimensioniert, daß er nach dem vollzogenen Ladevorgang des Eingangskondensators C4 ein Entladen des Integrierkondensators C3 bewirkt und damit die Ausgangsspannung des Integrators U1 nach Erreichen eines Maximalwertes wieder absenkt. Durch den dabei auftretenden charakteristischen Verlauf der Spannung V2, wie er in Fig.8 abgebildet ist, kann durch die nachgeschaltete Komparatoreinheit 15 der richtige Anschlußzustand des peripheren Geräts 2 detektiert werden. Dazu wird eine Referenzspannung llr«* am Referenzeingang eines die Komparator-Einheit bildenden Operationsverstärkers U5 vorgesehen und dadurch eine Schwellenspannung festgelegt, die in Fig.8 z.B. mit 2,5 V eingetragen ist. Zum Zeitpunkt t1 überschreitet die Ausgangsspannung des Integrators U1 die festgelegte Spannungsschwelie und bewirkt somit ein Kippen des Ausgangszustandes von Komparatoreinheit 15. Die aufintegrierte Ladung steigt weiter an und erreicht zum Zeitpunkt t2 einen Maximalwert, zu welchem Zeitpunkt der Eingangskondensators C4 in geladenem Zustand voriiegt. Der relativ flach abfallende Verlauf nach Überschreiten des maximalen Ausgangsspannungswertes wird durch den Parallelwiderstand R4 bestimmt, der einen Wert hat, der zumindest eine Zehnerpotenz unter dem schlechtest möglichen Isolationswiderstand der Übertragungsleitung liegt. Durch die Entladung des Integrierkondensators C3 fällt die Ausgangsspannung V2 der Integratoreinheit 14 unterhalb der Schwelle von 2,5 V und bewirkt somit erneut ein Kippen des Ausgangszustandes der Komparatoreinheit 15. Die Zeitspanne zwischen Zeitpunkt t1 und t3 kann somit von einer entsprechenden Logik weiterverarbeitet werden. Innerhalb bestimmter Toleranzen kann das Auftreten dieser Zeitspanne als richtiger Anschluß des peripheren Geräts 2 interpretiert werden.

Der Komparatorausgangszustand kann alternativ dazu etwa zu drei Zeitpunkten abgefragt werden. Es werden dabei z.B. folgende Bedingungen festgelegt. Zum Zeitpunkt t=0 muß der Ausgangszustand auf dem Nieder-Potential, zum Zeitpunkt t = 100ms auf dem Hoch-Potential und zum Zeitpunkt t = 400ms wieder auf dem Nieder-Potential liegen, wenn ein richtiger Anschlußzustand vorliegen soll.

Bei Auftreten eines Zustands II gemäß den Fig.9, 10 und 11 ist die Abfragebedingung für t=0 und t = 100ms erfüllt, für t = 400ms aber nicht erfüllt. Dies wird durch einen zu geringen Isolationswiderstand der Übertragungsleitung verursacht, wodurch R9 stark absinkt. Aufgrund der dadurch verursachten Leckströme wird ein ständiger Ladungsfluß in die Übertragungsleitung 1 bewirkt. In 7

Claims (11)

1. AT 407 321 B einem solchen Fall kann der Anschlußzustand des peripheren Geräts nicht eindeutig bestimmt werden, dazu muß zuerst die Isolierung der Übertragungsleitung erneuert oder andere Ursachen dieses ständigen Stromflusses beseitigt werden. Es liegt jedenfalls kein ordentlicher Betriebszustand vor, der für ein Hochfahren der Fernspeisespannung geeignet wäre. Der in den Fig.12, 13 und 14 gezeigte Zustand III ergibt bei der Abfrage zum Zeitpunkt t = 100ms keine Überschreitung der Schwellenspannung von 2,5 V, woraus geschlossen werden kann, daß das periphere Gerät entweder eine sehr geringe Eingangskapazität aufweist oder daß es überhaupt nicht oder falsch angeschlossen ist. Bei genauer Kenntnis der Eingangskapazität kann in einem solchen Fall eindeutig festgestellt werden, daß ein Hochfahren der Fernspeisespannung auf den Betriebswert nicht erfolgen soll, da sonst eine Gefährdung des Montagepersonals nicht ausgeschlossen werden kann. Damit können offene Anschlüsse der Übertragungsleitung keine Gefahren verursachen oder falsch angeschlossene Geräte vor der Zerstörung bewährt werden. Der Zustand IV, welcher aus den zeitlichen Verläufen der Fig.15 bis 17 ersichtlich ist, betrifft eine zu hohe Kapazität des Kondensators C4, die bei der Abfrage zum Zeitpunkt t = 400ms eine Komparator-Ausgangsspannung ergibt, die noch immer im Hochzustand vorliegt und erst nach 500ms auf den Nieder-Zustand abfällt. Dies ist der völligen Übersteuerung der Integratoreinheit 14 zuzuschreiben, die aufgrund der zu hohen Kapazität des Kondensators C4 während der Zeit von t = 50ms bis t = 250ms aufgetreten ist. Die zu hohe Kapazität des Kondensators C4 kann darin begründet sein, daß beispielsweise irrtümlich zwei oder mehrere periphere Geräte 2 parallel geschaltet wurden, eine Inbetriebnahme sollte daher verhindert werden, da die Stromversorgung für beide Geräte nicht gewährleistet werden kann oder die beiden Geräte einen zu hohen Speisestrom auf der Übertragungsleitung und damit zu hohe Verlustleistung hervorrufen würden. Der Eingangsteil des Ortsteils 2 kann aber auch fehlerhaft sein oder es kann eine mit zu hohen Leckströmen behaftete Übertragungsleitung vorliegen. In Fig.18 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verwirklicht, in der der Integrator durch ein RC-Glied gebildet ist. Das RC-Glied besteht dabei aus dem Widerstand R20 und dem Kondensator C10. Der bei richtigem Anschlußzustand des peripheren Geräts hervorgerufene Strom I durch den Widerstand R8 ist in Fig.19 und der Spannungsverlauf V2 nach Integration durch das RC-Glied ist in Fig.20 abgebildet. Ferner liefert die Komparator-Ausgangsspannung V3 die entsprechende Nachweismöglichkeit für den richtigen Anschlußzustand. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Anschließen eines von einer zentralen Stelle über eine Übertragungsleitung femgespeisten, peripheren Geräts in einem Nachrichtenübertragungssystem, wobei in einem ersten Schritt das periphere Gerät bei abgeschalteter Fernspeisespannung an die Übertragungsleitung angeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten Schritt eine Prüfspannung, die kleiner als die für den Betrieb vorgesehene Fem-speisespannung des Geräts ist, an den zentralseitigen Enden der Übertragungsleitung angelegt und der Anschlußzustand der peripheren Enden der Übertragungsleitung durch zentralseitige Messung der dabei in die Übertragungsleitung fließende Ladungsmenge ermittelt wird, und daß in einem dritten Schritt bei Feststellen des richtigen Anschlußzustandes der Übertragungsleitung die Femspeisespannung auf die Betriebsspeisespannung erhöht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfspannung als Spannungssprung an den zentralseitigen Enden der Übertragungsleitung angelegt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß solange in ständig sich wiederholender Abfolge die Prüfspannung angelegt und die in die Übertragungsleitung fließende Ladungsmenge ermittelt wird, bis der richtige Anschlußzustand der Übertragungsleitung vorliegt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Übertragungsleitung fließende Ladung durch Integration des während des Anlegens der 8 AT 407 321 B Prüfspannung zum peripheren Gerät fließenden Stromes gemessen wird.
5. 5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einheit zur Erzeugung eines Spannungssprunges (10) und eine Einheit zur Bestimmung der in die Übertragungsleitung abgegebenen Ladungsmenge (11) vorgesehen ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zur Bestimmung der Ladungsmenge durch eine Einheit zur Erzeugung einer dem zum peripheren Gerät fließenden Strom proportionalen Spannung (13) und durch eine mit dieser Einheit verbundenen Integrator-Einheit (14) gebildet ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zur Erzeugung einer dem Strom proportionalen Spannung (13) aus einem Ohmschen Widerstand (13) gebildet ist.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Integrator-Einheit (14) der eine Eingang einer Komparatoreinheit (15) angeschlossen ist, welche an ihrem anderen Eingang mit einer Referenzspannungsquelle (Uret) verbunden Ist, Uber welche der Schwellwert zur Veränderung des Komparatorausganges einstellbar ist.
9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator aus einem invertierenden Operationsverstärker (U1) mit einem integrierkonden-sator (C3) im Gegenkopplungszweig gebildet ist.
10. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Integrierkondensator (C3) ein Widerstand (R4) geschaltet ist.
11. 11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator aus einem RC-Glied (R20, C10) gebildet ist. HIEZU 8 BLATT ZEICHNUNGEN 9