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Schaltungsanordnung für Fernsprechvermittlungsanlagen,
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insbesondere kleine Nebenstellenanlagen, bei denen zwischen einer
zentralen Einrichtung und mit ihr verbundenen Sprechapparaten eine wechselseitige
Signalisierung durch binäre Digitalsignale vorgenommen wird Die Erfindung betrifft
eine. Schaltungsanordnung für Fernsprechvermittlungsanlagen, insbesondere kleine
Nebenstellenanlagen, bei denen unter Mitwirkung einer zentralen Einrichtung neben
der Herstellung von Internverbindungen eine direkte Zugriffsmöglichkeit ziindestens
einer weiterführenden Externleitung durch die Betätigung hierfür vorgesehener Tasten
besteht, wobei jeder Fernsprechapparat über ein, die jeweilige Anschlussleitung
bildendes Sprechadern- und Signalisierungsadernpaar mit der zentralen Einrichtung
verbunden ist und die Signalisierung zur Übermittlung der vom Teilnehmer eingegebenen
Wahlinformationen bzw.
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zur Übermittlung derjenigen Kriterien dient, durch die an der Teilnehmerstelle
für den Teilnehmer registrierbare Anzeigen gesteuert werden, die bestimmte Betriebszustände
und/oder Belegungszustände der jeweiligen Gesprächsverbindung bzw. der Anlage betreffen,
und.diese wechselseitige Signalisierung durch binäre Digitalsignale mit durch ihre
Amplitude unterschiedenen Binärwerten vorgenommen wird, wobei diese in der einen
Richtung auf die Signalleitungsspannung und in der dazu entgegengesetzten Richtung
auf die Signalleitungsströme bezogen sind.
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Zwischen den einzelnen Sprechapparaten und einer ihnen gemeinsamen
Steuereinrichtung findet demnach voraussetzungsgemäss
eine wechselseitig
gerichtete Signalisierung statt. Diese Signalisierung erfolgt über ein Signaladernpaar,
das neben dem Sprechadernpaar die jeweilige Anschlussleitung bildet. Zu den Sprechapparaten
werden in erster Linie Einstellinformationen für an ihnen angebrachte optische Anzeigeelemente
übertragen. Diese können beispielsweise durch Leuchtdioden und/oder durch eine Display-Anzeige
gebildet sein.
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Über eine derartige Display-Anzeige kann ein Teilnehmer beispielsweise
über die von ihm eingewählte Rufnummer oder über aufgelaufene Gesprächsgebühren
informiert werden. Durch den Leuchtzustand der einzelnen Leuchtdioden lässt sich
der Belegtzustand der Intern-bzw. der vorhandenen Externleitungen anzeigen. Die
Informationen für sämtliche, an einem Sprechapparat vorhandenen Anzeigeelemente
können in einem Datenblock zusammengefasst und als binäre Digitalsignale übertragen
werden.
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Über die Signalleitung werden auch von den einzelnen Sprechapparaten
ausgehende Informationen zu der zentralen Einrichtung übertragen. Durch diese wird
insbesondere die Betätigung einzelner Tasten signalisiert.
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Neben den Wähltasten können weitere Tasten vorhanden sein, die insbesondere
bei kleinen Fernsprechnebenstellenanlagen bestimmte Bedienungsprozeduren ermöglichen
bzw. durch deren Betätigung die Art der beabsichtigten Verbindung signalisiert werden
kann. Es kann dadurch unterschieden werden, ob eine interne Verbindung zu einem
anderen Sprechapparat der jeweiligen Nebenstellenanlage oder eine externe Verbindung
zu einem Sprechapparat des öffentlichen Netzes bzw. zu einem Sprechapparat einer
anderen Nebenstellenanlage hergestellt werden soll. Für die wechselseitige Informa
ti onsiibertral5ung können die Informationen der einen Richtung durch eine binäre
Spannungsmodulation und die
der anderen Richtung durch eine binäre
Strommodulation übertragen werden. Die für die wechselseitige Informationsübertragung
gebildeten Datenblöcke werden dabei ständig und nicht nur bei einer Informationsänderung
übertragen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, die binäre Strommodulation mit einfachsten
Mitteln zu ermöglichen und den Gesamtaufwand für die Aussendung derartiger Binärzeichen
und für den Empfang ankommender, durch binäre Spannungsmodulation gebildeter Zeichen
möglichst gering zu halten.
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Dies wird dadurch erreicht, dass zur Versorgung bestimmter Baueinheiten
einer Baugruppe, die auf der Empfangsseite für die durch unterschiedliche Amplituden
der Signalleitungsspannung gebildeten Binäre zeichen zu ihrer Auswertung und daraus
folgender Anzeige mit den Signaladern gekoppelt ist, mindestens zwei Reglereinheiten
vorgesehen sind, von denen eine jede jeweils einen Konstantstrom über die Signalleitung
bewirkt und die Summe der durch die Reglereinheiten gezogenen Ströme nahezu der
gesamten Stromaufnahme entspricht und dass zur Aussendung eines der durch unterschiedliche
Amplituden des Signalleitungsstromes gebildeten Binärzeichen wenigstens eine Reglereinheit
während der Zeichendauer durch eine die Sende- und Empfangs funktionen steuernde
Einheit abgeschaltet wird.
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Es sind also erfindungsgemäss die für das Aussenden und den Empfang
vorhandenen Einheiten funktionsmässig gekoppelt. Durch das Abschalten einer Reglereinheit,
das in einfacher Weise durch einen entsprechend gesteuerten Transistorschalter vorgenommen
werden kann, ist ein bestimmter Modulationsgrad vorgegeben. Er kann so gewählt werden,
dass eine einfache Auswertung dieser
Binärzeichen auf der ihnen
zugeordneten Empfangsseite möglich ist.
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Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung werden die durch unterschiedliche
Amplituden der Signalleitungsspannung gebildeten Binärzeichen für die Informationsübertragung
von der zentralen Einrichtung zu den Fernsprechapparaten und die durch unterschiedliche
Amplituden der Signalleitungsströme gebildeten Binärzeichen zur Informationsübertragung
in der dazu entgegengesetzten Richtung herangezogen. Bei der Spannungs- bzw.
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der Strommodulation kann der eine Binärwert durch eine von einem Ruhewert
ausgehende Absenkung des Spannungs-bzw. Stromwertes gebildet werden, während der
jeweils andere Binärwert eben diesem Ruhewert entspricht.
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Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung werden die Digitalsignale
der einen Übertragungsrichtung bitweise mit denen der anderen Ubertragungsrichtung
innerhalb eines jeden, eine vorgegebene Anzahl von Binärzeichen aufweisenden Datenblockes
verschachtelt.
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Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass während
der Abschaltung einer Reglereinheit die durch sie versorgte Baueinheit durch andere,
unabhängig vom Leitungsstrom ihre Funktion beibehaltende Versorgungselemente gespeist
wird. Die zur Steuerung der Sende- und Empfangsfunktionen vorhandene Einheit ist
erfindungsgemäss durch einen Mikroprozessor realisiert. Während der Sendezeitpunkte
der durch die geschilderte Strommodulation definierten Binärzeichen wird zweckmässig
die Abschaltung der den Mikroprozessor speisenden Reglereinheit vorgenommen. Dadurch
kann ein Modulationsgrad von mindestens 30 % erreicht werden.
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Die dadurch bedingte Absenkung des Signalleitungsstromes kann auf
der Empfangsseite für die betreffenden
Binärzeichen durch einfachste
Schaltmittel ausgewertet werden.
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Die Speisung für den Mikroprozessor kann während der Sendezeiten,
die beispielsweise 2 ms betragen, durch die Ladespannung eines während der jeweiligen
Sendepausen aufladbaren Kondensators vorgenommen werden.
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Um eine gleichmässige Stromaufnahme zu ermöglichen, kann zusätzlich
für die Speisung des Mikroprozessors während der Sendezeiten ein integrierter Spannungsregler
verwendet werden. Dieser wird von der Ladespannung des genannten Kondensators gespeist.
Zur Erhöhung der Übertragungsreichweite ist erfindungsgemäss an den Spannungsregler
eine Zusatzspeisung anschliessbar.
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Die Erfindung wird durch die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dasmoifizierte Blockschaltbild nach den FIG 1 u. 1a zeigt die Grundstruktur
einer kleinen Fernsprechnebenstellenanlage, bei der zwischen der zentralen Einrichtung
und den einzelnen Fernsprechapparaten eine wechselseitige Signalisierung stattfindet.
Es sind lediglich die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelheiten
dargestellt.
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In der FIG 2 sind einzelne, die Sendefunktionen erläuternde Diagramme
gezeigt.
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Bei der in der FIG 1 dargestellten kleinen Fernsprechnebenstellenanlage
sind die einzelnen Sprechapparate TS1 bis TSx sternförmig über eine jeweils vieradrige
Anschlussleitung mit einer ihnen gemeinsamen Einrichtung ZSt verbunden. Jede Teilnehmeranschlussleitung
besteht aus dem Sprechadernpaar a, b und dem Signalisierungsadernpaar c, d. Über
das jeweilige Sprechidernpaar
werden die Sprachinformationen und
der Rufstrom übertragen. Über das jeweilige Signalisierungsadernpaar wird eine wechselseitige
Signalisierung zwischen den einzelnen Sprechapparaten und der zentralen Einrichtung
vorgenommen. Gleichzeitig werden darüber diejenigen Einheiten eines jeden Sprechapparates,
die mit der Signalisierung in Zusammenhang stehen und die für den Sprechapparat
TS1 durch die Baugruppe BS zusammengefasst sind, mit der notwendigen Spannung versorgt.
Diese Versorgungsspannung wird von der Einheit SE, die einen von der Netzspannung
gespeisten Stromwandler darstellen kann, in gleicher Weise wie die an die Sprechadern
zur Mikrofonspeisung anzuschaltende Spannung geliefert.
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An die zu jedem Sprechapparat führenden Sprechadern a, b, die in der
FIG 1 jeweils symbolisch durch eine Leitungsader dargestellt sind, ist die Sprechschaltung
SS angeschlossen. Sie dient in Verbindung mit dem Handapparat HA der Verarbeitung
der übertragenen Sprachinformationen und bildet einen Leitungsabschluss.
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Zwischen den einzelnen Sprechapparaten TS sind interne Verbindungen
herstellbar und es besteht weiterhin die Möglichkeit, sich auf eine von mehreren
externen Leitungen EL aufzuschalten. Diese können zum öffentlichen Fernsprechnetz
oder zu einer anderen Nebenstellenanlage führen. Es können beispielsweise für insgesamt
16 Sprechapparate,die in Verbindung mit der zentralen Einrichtung ZSt die Nebenstellenanlage
bilden, vier externe Leitungen zur Verfügung stehen.
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Die Art der gewünsc htenVerb indung kann beispielsweise durch die
Betätigung einer hierfür am Fernsprechapparat vorgesehenen Taste signalisiert werden.
Für den Sprechapparat TS1 ist durch den Tastenblock TB die Möglichkeit angedeutet,
durch die Betätigung von Tasten das Aussenden bestimmter Informationen zu veranlassen.
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Durch die Taste Tw soll das Vorhandensein einer norr malen Wahltastatur
angedeutet werden. Die Taste Te steht für eine Reihe von Tasten, durch die bestimmte
Bedienungsprozeduren eingeleitet werden können. Ist der Aufbau einer Externverbindung
beabsichtigt, so wird die entsprechende Information von der zentralen Einrichtung
aufgenommen. Die nachfolgende Betätigung einer der zur Wahltastatur gehörenden Tasten
veranlasst dann die in der zentralen Einrichtung vorhandene Steuereinheit Pz zur
Ausgabe der zugeordneten Wahlinformationen. Dies kann auf der hierzu ausgewählten
Externleitung EL durch normale Wahlimpulsabgabe durch Schleifenunterbrechung mit
Hilfe der Einheit IW erfolgen. Mittels der Einheit MF besteht die Möglichkeit, die
Wahlinformationen in bekannter Weise in einem Mehrfrequenz-Code abzugeben. Diese
Einheiten IW und MF erhalten die hierzu notwendigen Steuerinformationen von der
St euereinheit Pz. Diese liefert weiterhin die Einstellbefehle für die Koppelanordnung
KN, durch die dann durch die entsprechende Betätigung ihrer Koppelpunkte die wirksame
Verbindungsdurchschaltung ermöglicht wird.
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Die von den einzelnen Sprechapparaten übermittelten Informationen
können vor der Verarbeitung durch die Steuereinheit Pz in einem entsprechenden,
nicht weiter dargestellten Speicher zwischengespeichert werden. Die Übermittlung
dieser Informationen kann durch binäre Digitalsignale erfolgen, deren Binärwerte
durch einen vorgegebenen Stromruhewert bzw.
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durch eine Stromabsenkung des Signalleitungsstromes charakterisiert
sind. Diese Stromabsenkung kann in jedem Fernsprechapparat durch eine Sendeeinrichtung
S bewirkt werden, die ihrerseits von einer Steuereinheit Pt, die die von den Tasten
ausgehfwnden Anreize
zunächst aufnimmt und verarbeitet, gesteuert
werden. Durch diese Steuereinheit wird weiterhin das Abheben des Handapparates registriert
und als entsprechende Information der zentralen Einrichtung mitgeteilt. Die Bildung
der von jedem Sprechapparat auszusendenden Informationen wird an anderer Stelle
noch erläutert werden.
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Während von den einzelnen Sprechapparaten nur bei einer vorgenommenen
Tastenbetätigung bzw. durch das Abheben des Handapparates eine aktive Signalisierung
vorgenommen wird, ist eine derartige aktive Signalisierung in der Gegenrichtung,
also von der zentralen Einrichtung zu den Sprechapparaten wesentlich häufiger vorzunehmen.
Die von der zentralen Einrichtung ZSt an die einzelnen Fernsprechapparate zu übertragenden
Informationen betreffen in erster Linie Einstellinformationen für optische Anzeigeelemente.
Diese werden als binäre Digitalsignale an die jeweilige Signalleitung angelegt,
wobei die Binärwerte der jeweils in einem Datenblock zusammenzufassenden gesamten
Information für einen Sprechapparat durch den Spannungsruhewert der Signalleitung
und durch eine Spannungsabsenkung gebildet werden. Diese optischen Anzeigeelemente
können, wie dies in der FIG 1 dargestellt ist, Leuchtdioden sein. Durch diese kann
beispielsweise der Belegtzustand der einzelnen Externleitungen oder der Belegtzustand
der Intenleitungen angezeigt werden. Diese Leuchtdioden können zur Verringerung
ihrer Stromaufnahme in Reihe geschaltet sein. Diejenigen Leuchtdioden, die ausgeschaltet
sein können, wie dies für die Leuchtdioden L1 und Ln angedeutet ist, können jeweils
durch einen elektronischen Schalter überbrückt werden. Jeder dieser Schalter wird
von der Steuereinheit Pt, die ihrerseits entsprechende Einstellinformationen von
der zentralen Einrichtung über die Empfangsschaltung Et erhält, gesteuert.
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In vielen Fällen müssen, insbesondere in kleinen Fernsprechnebenstellenanlagen,
zu den einzelnen Sprechapparaten dieselben Informationen übertragen werden. Dies
kann durch eine gemeinsame Sendeschaltung, die von der in der zentralen Einrichtung
angeordneten Steuereinheit Pz gesteuert wird, bewirkt werden. Diese Sendeschaltung
ist ausgangsseitig im Vielfach mit jeweils einer Ader eines jeden Signalleitungspaares
verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist die Sendeschaltung Sz mit jeder c-Ader gekoppelt.
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Sie enthält einen Spannungsregler SR1,über den eine vorgegebene und
von der Einheit SE gelieferte Gleichspannung an die Signalleitung anzulegen ist.
Diese dient als Versorgungsspannung für die mit dieser Leitung in den einzelnen
Fernsprechapparaten gekoppelten und im wesentlichen durch die Baugruppe BS zusammengefassten
Einheiten.
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Der beispielsweise einem logl-Bit entsprechende aktive Binärwert soll,
wie bereits erwähnt, durch eine bestimmte Absenkung der Signaladernspannung gebildet
werden. Das der auszusendenden Information innerhalb eines Datenblockes entsprechende
Bitmuster wird durch einen damit übereinstimmenden Sendetakt von der Steuereinheit
Pz an die Sendeschaltung Sz abgegeben. Dieser Sendetakt wird über den Basiswiderstand
R5 an die Basis des als Pegelumsetzer vorhandenen Transistors T2 angelegt. Bei jedem
aktiven Sendetaktimpuls für ein bestimmtes Bitmuster wird der Transistor T2 durchgesteuert.
Dadurch wird über den Arbeitswiderstand R4 und die Widerstände R2 und R3 aufsteuerndes
Potential an die Basis des Transistors T1 angelegt. Mit dem Durchschalten dieses
Transistors wird die Zenerdiode ZD1 überbrückt. Dadurch wird das Potential am sogenannten
Masseanschluss der integrierten Reglerschaltung SR1 um den Wert der Zenerspannung
abgesenkt. Die Ausgangsspannung der Regler-
schaltung folgt dieser
Absenkung. Bei jedem Sendetaktimpuls, der im Rahmen des durch die Steuereinheit
vorgegebenen Bitmusters angelegt wird, sinkt scmit die Spannung an den Signaladern
um einen bestimmten Wert, beispielsweise um 3 Volt, ab. Um die Geräuschspannung
herabzusetzen, erfolgt die Spannungsabsenkung nicht rechteckförmig, sondern es wird
eine Verformung des entstehenden Impulses vorgenommen. Durch die, jeweils aus dem
Widerstand R1 und dem Kondensator Cl sowie aus den Widerständen R2, R3 und dem Kondensator
C2 gebildeten Zeitglieder wird eine Abrundung der Impulsecken erreicht. Der am Spannungsregler
SR anliegende Kondensator C3 dient zur Unterdrückung seiner Schwingneigung.
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Sollen die einzelnen Fernsprechapparate unterschiedliche Informationen
erthalten, so kann dies bei Anwendung der gemeinsamen Sendeschaltung durch eine
einfache Selektionsschaltung S1 bis Sx, die demnach in der zentralen Einrichtung
pro Fernsprechapparat vorhanden ist, erfolgen. Durch diese kann in dem durch die
gemeinsame Sende schaltung ausgesendeten Datenblock ein zusätzliches Informationsbit
an einer fest vorgegebenen Stelle eingefügt werden. Dies kann durch eine Spannungsabsenkung
auf der d-Ader erfolgen, die zu dem Fernsprechapparat führt, der die Information
erhalten soll. Dadurch wird die im jeweiligen Datenblock enthaltene Gesamtinformation
nur von der in diesem zugeordneten Fernsprechapparat diesbezüglich vorhandenen Auswerteschaltung
ausgewertet, während sie von den die empfangenen Signale auswerdenden Steuereinheit
der übrigen Fernsprechapparate ignoriert wird. Als Selektionsschltung, die jeweils
mit einer d-Äder gekoppelt ist, kann, wie dies für die Schaltung S1 gezeigt ist,
eine in dieser Ader liegende Zenerdiode ZD2 dienen. Sie ist durch den über den Widerstand
R6 von der Steuereinheit anzu-
steuernden Transistor T3 überbrückbar.
Wird dieser Transistor aufgrund eines entsprechenden Ansteuerimpulses durchgeschaltet,
so wird die Spannung an der Signalleitung um den Wert der Zenerspannung abgesenkt.
Auf diese Weise kann also für einen bestimmten Fernsprechapparat ein "log1"-Bit
in den Datenblock eingefügt werden, während an dieser Stelle für alle übrigen Fernsprechapparate
ein "logO'!-Bit vorhanden ist. Dies liefert dann für diese Fernsprechapparate die
Information, dass der jeweils empfangene Datenblock nicht auszuwerten ist. Soll
eine Information von allen Fernsprechapparaten ausgewertet werden, so kann die gemeinsame
Sendeschaltung Sz in der zentralen Einrichtung das vorgesehene Selektionsbit bereits
im Datenblock mit aussenden. Die Auswahl eines bestimmten Fernsprechapparates durch
Einfügen eines durch Spannungsabsenkung definierten Selektionsbits ist möglich,
da im Fernsprechapparat für die Adern der Signalleitung kein Bezugspotential festgelegt
ist.
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Für das jeweilige Selektionsbit erübrigt sich eine Verformung, da
es innerhalb eines Datenblockes nur als Einzelimpuls vorhanden ist. Dieser Einzelimpuls
kann sich deshalb trotz der rechteckigen Form nicht störend auswirken.
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Im Fernsprechapparat wertet die an der jeweiligen Signalleitung liegende
Empfangsschaltung Et die auftretenden Spannungsänderungen aus. Dadurch sind die
durch eine Spannungs absenkung definierten Informationsbits feststellbar. Als Empfänger
für die ankommenden Informationsbits dient in einfachster Weise der Transistor T10.
Dessen EmitterAst mit der c-Ader verbunden, während seine Basis über den Basiswiderstand
R18 mit der Plusseite des mit der d-Ader gekoppelten Kondensators C6 verbunden ist.
Dieser Kondensator ist über die Zenerdiode ZD4 bei durchgesteuertem Transistor T11
auf eine Spannung aufgeladen, welche um
die Zenerspannung niedriger
ist als die Spannung an der c-Ader. Wird durch die Sendeschaltung in der zentralen
Einrichtung eine Spannungsabsenkung vorgenommen, so sinkt beispielsweise die Spannung
um 3 Volt ab, während die Spannung am Kondensator C6 das Basispotential des Transistors
T10 annähernd konstant hält. Wird die Zenerspannung der Zenerdiode ZD4 so gewählt,
dass sie zusammen mit der Basis-Emitter-Spannung des Transistors T10 kleiner oder
höchstens gleich der vorgenommenen Spannungsabsenkung ist, so wird der Transistor
gesperrt. Mit dem Ende einereeden vorgenommenen Spannungsabsenkung wird der Transistor
TlO wieder aufgesteuert. Jede Spannungsabsenkung wird also als entsprechender Steuerimpuls
an die Steuereinheit Pt abgegeben. Hierzu wird der am Kollektorwiderstand R19 auftretende
Spannungsabfall benutzt. Im Kollektorkreis liegt weiterhin das aus dem Widerstand
R21 und dem Kondensator C7 bestehende Verzögerungsglied. Dieses Verzögerungsglied
dient dazu, dass kurzzeitige, durch Störbeeinflussungen entstehende Absenkungen
der Signalspannung nicht ausgewertet werden.
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Die wechselseitige Signalisierung, bei der die Informationen entweder
blockweise von der zentralen Einrichtung zum jeweiligen Fernsprechapparat und anschliessend
in der dazu umgekehrten Richtung gesendet werden, oder bei der eine bitweise Verschachtelung
der wechselseitig den beiden Richtungen zuzuordnenden Informationsbits innerhalb
eines Datenblockes vorgenommen wird, erfordert eine genaue zeitliche Abstimmung
der jeweiligen Sendezeitpunkte in den massgebenden Einrichtungen. Hierzu muss der
Takt, der im Fernsprechapparat de Aussendung der Informationsbits zugrundegelegt
wird, mit dm Takt, der in der zentralen Einrichtung die Aussendung der Informationsbits
bestimmt, übereinstimmen. Es ist also eine gegenseitige Synchronisation derjenigen
Einheiten, von denen der
Takt abgeleitet wird, erforderlich. Im
Ausführungsbeispiel werden die für die Steuereinheit Pz in der zentralen Einrichtung
ZSt erforderlichen Takt folgen von der Oszillatoranordnung Oszl abgeleitet.
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Für die Steuereinheit Pt des Fernsprechapparates TS1 werden die notwendigen
Taktfolgen unter Zwischenschaltung von nicht weiter dargestellten Teilerschaltungen
von der Oszillatoranordnung Osz2 abgeleitet. Für die übrigen Fernsprechapparate
TS...
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gilt entsprechendes.
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Man ist bestrebt, die einzelnen Einheiten der betrachteten kleinen
Nebenstellenanlagen kostengünstig aufzubauen. Es werden deshalb auch einfache Oszillatorschaltungen
verwendet, an deren Frequenzkonstanz keine hohen Forderungen gestellt werden. Um
die erforderliche Taktgenauigkeit einzuhalten, setzt dies jedoch voraus, dass sie
auch innerhalb eines jeden übertragenen Datenblockes synchronisiert werden, wobei
diese Synchronisierimpulse von den in einer vorgegebenen Richtung ausgesendeten
Impulsen abzuleiten sind. Für diese Synchronisierung kann nicht unmittelbar der
Sendetakt, bzw. der aufgrund dieses Sendetaktes in den einzelnen Sprechapparaten
empfangenen Impulse herangezogen werden. Infolge der notwendigen und durch RC-Olieder
vorgenommenen Verformung entsteht nämlich zwischen dem Sendetaktimpuls und dem eigentlichen
ausgesendeten Signalimpuls eine Phasenverschiebung. Um für die Ableitung der Synchronisierimpulse
die Wirkung dieser Phasenverschiebung auszuschalten, wird an die jeweilige Sendeleitung
der zentralen Einrichtung dieselbe einfache Empfangsschaltung gekoppelt, wie sie
auch in den einzelnen Fernsprechapparaten verwendet wird. Dadurch ist es möglich,
in der zentralen Einrichtung die vorzunehmende Zeitsteuerung für das Eintreffen
der Signalimpulse, die vom Fernsprechapparat
ausgesendet werden,
bei vernachlässigbar geringen Laufzeiten synchron mit der Zeitsteuerung im Fernsprechapparat
vorzunehmen. Wegen der beiden identischen Empfangsschaltungen wird durch sie eine
bestimmte Flanke des ausgesendeten Impulses, beispielsweise die fallende Impulsflanke
gleichzeitig erkannt. Dadurch kann die Synchronisation zwischen der Oszillatoranordnung
in der zentralen Einrichtung und der Oszillatoranordnung in den einzelnen Fernsprechapparaten
mit dem Erkennen dieser Impulsflanke, die dann jeweils einen Synchronisierimpuls
zur Folge hat, neu hergestellt werden. Es kann also innerhalb eines jeden Datenblockes
die Synchronisation öfter wiederholt werden, so dass billige Oszillatorschaltungen
mit grösserer Toleranz eingesetzt werden können.
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Die zusätzlich an die Sendeleitung in der zentralen Einrichtung angeschaltete
Empfangs schaltung Ez enthält in gleicher Weise wie die Empfangsschaltung Et für
die Spannungsauswertung eine Zenerdiode und einen mit ihr gekoppelten Transistor.
In der Empfangsschaltung Ez sind natürlich diejenigen Bauelemente, die in der Empfangseinheit
Et zur gezielten Anpassung an die Leitungsbedingungen vorhanden sind, nicht erforderlich.
Der Einfluss der Übertragungsleitung kann unberücksichtigt bleiben. Der durch die
zusätzliche Empfangsschaltung Ez registrierte ausgesendete Impuls wird der Steuereinheit
Pz zur Bewertung übergeben. Sie leitet dann beispielsweise aus der fallenden Flanke
einen Synchronisierimpuls für die Oszillatoranordnung Oszl ab.
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Wie bereits erwähnt wird für die Informationsübermittlung von den
Fernsprechapparaten zu der zentralen Einrichtung eine Modulation des auf der Signalleitung
fliessenden Stromes durchgeführt. Die Binärwerte der
zu übertragenden
digitalen Informationen werden durch eine Stromabsenkung, die einem "log1"-Bit entsprechen
kann, und durch den Ruhestromwert der Signalleitung, der dann dem "logO"-Bit entspricht,
gebildet. Diese vom Fernsprechapparat ausgehenden Informationen, die also jeweils
bei einer Tastenbetätigung eine Änderung erfahren, können für sich in einem Datenblock
zusammengefasst sein, wobei dann abwechselnd ein Datenblock zu der zentralen Einrichtung
und von dieser zu dem Fernsprechapparat übertragen wird. Die von einem Fernsprechapparat
abzugebenden Informationen können auch innerhalb eines zu bildenden Datenblockes
bitweise mit den von der zentralen Einrichtung ausgesendeten Informationen verschachtelt
werden.
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Die Einheiten der in jedem Fernsprechapparat vorhandenen Baugruppe
BS werden über die Signalleitung gespeist. Der von diesen Einheiten gezogene Strom
wird in erster Linie durch zwei Stromregler, nämlich die Stromregler 1R1 und IR2
bestimmt. Der Stromregler 1R1 sorgt für die Konstanthaltung es von der Steuereinheit
Pt, die einen Prozessor darstellen kann, aufgenommenen Strom. Durch den Stromregler
IR2, der in gleicher Weise wie der Stromregler 1R1 aufgebaut ist, wird eine konstante
Stromaufnahme der in der Einheit LA vorhandenen Bauelemente erreicht. Diese Bauelemente
stellen beispielsweise in Reihe liegende Leuchtdioden dar, durch die der Zustand
der vorhandenen Externleitungen und der Internleitungen angezeigt werden kann. Diejenigen
Leuchtdioden L, die unwirksam geschaltet sein sollen, können durch einen von der
Steuereinheit jeweils gesteuerten Transistor überbrückt werden. Für die Leuchtdiode
L1 kann dies durch den Transistor T12 und für die Leuchtdiode Ln durch den Transistor
T13 erfolgen.
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Für die Stromreglereinheit 1R1 sind Schaltungseinzelheiten dargestellt.
Dies einfach aufgebaute Stromregler hält den gezogenen Strom so konstant; dass das
Produkt aus dem Strom i und dem Widerstand R16 gleich der Spannung über der Basis-Emitter-Strecke
des Transistors T8 ist. Wird dieses Produkt kleiner als dieser Spannungswert, so
wird der Transistor T8 hochohmig. Dadurch liegt über den Widerstand R14 mehr positives
Potential an der Basis des Transistors T7. Dieser Transistor wird dadurch niederohmiger
und steuert damit den Reglertransistor T9 so weit auf, bis der Spannungsabfall am
Widerstand R1 6 wieder gleich der BeBs-Emitter-Spannung des Transistors T8 ist.
Der Nennstrom i kann durch die Dimensionierung des Widerstandes R16 eingestellt
werden. Der Widerstand R15 bildet den Kollektorwiderstand für den Transistor T7.
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Beim Aussenden eines aktiven 1-Bits in Richtung zu der zentralen Einrichtung
wird dieser Stromregler IRl über den Transistor T5 während des Impulses hochohmig
geschaltet. Dieser Transistor wird nämlich durch einen von der Steuereinheit Pt
abgegebenen und über den Basiswiderstand RiO an der Basis anliegenden Steuerimpuls
aufgesteuert, wodurch die Basis des Schalttransistors T6 positives Potential erhält.
Der Transistor T6 wird leitend, wodurch niederohmiges Minuspotential an die Basis
des Transistors T7 gelangt und dieser Transistor damit gesperrt wird. Der Transistor
T9 erhält somit keinen Basisstrom und wird hochohmig. Das bedeutet, dass der Stromregler
IR abgeschaltet ist. Die im Kollektorkreis des Transistors T5 angeordneten Widerstände
Ril und R12 sind hochohmig.
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Durch das Hochohmigschalten des Reglers fliesst im wesentlichen nur
noch der Strom über die Leuchtdioden L
in der Einheit LA, der durch
den Regler IR2 konstant gehalten wird. Es addiert sich zu diesem Stromwert der demgegenüber
verschwindend geringe Stromanteil, der durch die Sendeeinrichtung S und durch die
Empfangsschaltung Et aufgenommen wird. Diese Stromanteile sind annähernd konstant.
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Mit dem Abschalten des Reglers IR1, die von der die Transistoren T5
und T6 enthaltenen Sendeeinrichtung S bewirkt wird, ergibt sich somit eine Stromabsenkung
auf der Signalleitung. Es kann dadurch ein Modulationsgrad von mindestens 30 °%
erreicht werden. Mit der vorgenommenen Stromabsenkung kann somit innerhalb eines
jeden Datenblockes ein 'log1"-Bit zu der zentralen Einrichtung gesendet werden.
Durch unterschiedliche, entsprechend codierte Informationen können dadurch Tastenbetätigungen
der zentralen Einrichtung mitgeteilt werden.
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Während der Zeit, in der der Regler IR1 abgeschaltet ist, erhält die
Steuereinheit Pt ihre Stromversorgung aus dem Kondensator C5, der zusammen mit der
Zenerdiode ZD3 und der Diode Dldie mit SV1 bezeichnete Einheit bildet. Solange der
Transistor T9 aufgesteuert ist, wird der Kondensator C5 auf die Spannung der Zenerdiode
ZD3 abzüglich der Diodenspannung der Diode tfl aufgeladen. Wird der Transistor T9
während des Aussendens eines Informationsbits gesperrt, so entlädt sich der Kondensator
über die Steuereinheit Pt. Die Diode D1 verhindert, dass zu Beginn der Entladung
auch ein Strom über die Zenerdiode ZD3 fliesst.
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Diese einfache Stromversorgung für die Steuereinheit (Mikroprozessor)
während eines Sendeimpulses kann durch
den Aufwand eines zusätzlich
integrierten Spannungsreglers insofern verbessert werden, als dadurch der Anteil
der überlagerten Brummspannung geringer wird. Die Einheit SV1 kann also durch eine
in der FIG1 a dargestellte Einheit SV2 ersetzt werden. Die mit den Anschlusspunkten
1 bis 4 der Einheit SV1 übereinstimmenden Anschlusspunkte der Einheit SV2 sind in
gleicher Weise bezeichnet. Über den Anschlusspunkt 1 erfolgt somit die Ankopplung
an die c-Ader und über den Anschlusspunkt 2 die Ankopplung an den Kollektor des
Transistors T9. Über die Anschlusspunkte 3 und 4 ist die Steuereinheit Pt angeschaltet.
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Innerhalb dieser Einheit SV2 teilt sich der durch sie aufgenommene
Strom in den Zenerdiodenstrom über die Zenerdiode ZD5 und den Strom für die Steuereinheit
Pt, der über den Spannungsregler SR2 fliesst, auf. Der Kondensator C8 kann auf einen
wesentlich höheren, durch die Zenerdiode ZD5 begrenzten Spannungswert aufgeladen
werden, als es der Versorgungsspannung für die Steuereinheit abzüglich des Spannungsabfalles
über den Spannungsregler SR2 entsprechen würde. Dies ist möglich, da der Spannungsregler
SR2 die Versorgungsspannung für die Steuereinheit so lange konstant hält, bis die
Kondensatorspannung unter diesen genannten Grenzwert absinkt.
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Zur Vergrösserung der Reichweite kann an den Schaltungspunkten Sp1
und Sp2 eine Zusatzspeisung angeschlossen werden. Diese wird durch die Dioden D2
und D3 von der übrigen Versorgungsspannung entkoppelt.
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Die von den einzelnen Sprechapparaten abgegebenen digitalen Informationen
werden durch eine, jeweils mit einer Ader einer jeden Signalleitung gekoppelten
Empfangs schaltung El bis Ex registriert und der
Steuereinheit
Pz in der zentralen Einrichtung übergeben. Es ist also für jeden Sprechapparat eine
eigene Empfangsschaltung vorhanden. Diese Empfangsschaltung besteht, wie dies für
die Empfangsschaltung El angedeutet ist, aus einem in der d-Ader liegenden Widerstand
R7. Der an ihm auftretende Spannungsabfall wird durch den Transistor T4, der auch
durch einen Operationsverstärker ersetzt werden könnte, ausgewertet. Der Widerstand
R8 stellt den Kollektorwiderstand des Transistors T4 dar. Über ihn wird ein definierter
Pegel am Empfängerausgang angelegt, wenn der Transistor hochohmig geschaltet ist.
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Durch die aus dem Widerstand R9 und dem Kondensator C4 bestehende
Kombination werden gegenüber dem Nutzimpuls kurzzeitige Störimpulse unterdrückt.
Aufgrund der in der geschilderten Weise empfangenen Informationen leitet dann die
Steuereinheit Pz die daran anzuknüpfenden Folgefunktionen ein.
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Das Impulsdiagramm in der Zeile a der FIG 2 zeigt beispielhaft ein
Bitmuster für einen von der zentralen Einrichtung auszusendenden Datenblock. Das
dargestellte Bitmuster entspricht dem von der Steuereinheit Pz an die gemeinsame
Sendeschaltung Sz angelegten Sendetakt. Der Datenblock, der ständig und nicht nur
bei Informationsänderung ausgesendet wird, kann mit einem Synchronisationsbit Sy
beginnen. Dieses weist zur Unterscheidung von den übrigen Informationsbits die doppelte
zeitliche Länge auf. Das sich daran anschliessende Bit könnte beispielsweise ein
Selektionsbit sein, das, da es beispielsweise alle Fernsprechapparate betrifft,
durch die gemeinsame Sindeschaltung mit abgegeben wird. Im Ausführungsbeispiel fügt
sich daran die Bitfolge "O, 1, 0, 1, 1" an. Durch die Lage dieser Bits im Datenblock
kann gleichzeitig die Ansteueradresse für die damit zu
steuernden
optischen Anzeigeelemente festgelegt sein.
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Wegen der geringen Anzahl von vorhandenen Leuchtdioden ist eine zusätzliche
Codierung der übertragenen Einstellbefehle nicht erforderlich. Durch die beispielhaft
angegebene Bitfolge wird somit der Leuchtzustand der Anzeigeelemente festgelegt.
Mit einem übertragenen 'tlog1"-Bit soll beispielsweise die Information gekoppelt
sein, dass das zugeordnete Anzeigeelement wirksam geschaltet werden soll. Dies wird
dann durch entsprechende Ansteuersignale von der Steuereinheit Pt des betreffenden
Fernsprechapparates sichergestellt.
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Der im Datenblock enthaltenen gesamten Einstellinformation für die
Anzeigeelemente kann ein Paritätsbit P folgen. Zwischen den einzelnen Informationsbits
ist jeweils eine Pause von der gleichen Länge eingefügt.
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Während dieser Pausenzeit kann, wie dies noch erläutert wird, bei
der bitweisen Verschachtelung jeweils ein vom Fernsprechapparat ausgesendetes Informationsbit
über die Strommodulation als "logO"- oder "log1"-Bit eingefügt sein.
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In der Zeile b ist der Spannungsverlauf auf der Signalleitung c, d
dargestellt, der sich aufgrund des durch die Steuereinheit gemäss Zeile a vorgegebenen
Sendetaktes ergibt. Jeder Taktimpuls führt, wie dies bereits geschildert wurde,
zu einer Absenkung der Signalspannung. Durch diese Absenkung vom Signalspannungsruhewert
Ur auf den Wert Us ist somit jedes "log1"-Bit definiert. Zwischen jedem Sendetaktimpuis
und dem tatsächlich ausgesendeten Impuls besteht eine PhasenverschIebung tv. Diese
Phasenverschiebung ergibt sich durch RC-Glieder, die im Sendekreis eingeschaltet
sina, um sendeseitig die Impulse zu verformen. Dadurch wird die notwendige Verminderung
der Geräuschspannung
erzielt. Wurde das dem Synchronisationsbit
folgende Selektionsbit durch die zusätzliche, mit der jeweiligen d-Ader gekoppelten
Selektionsschaltung ausgesendet werden, so würde sich eine Verformung erübrigen.
Dieses Selektionsbit würde dann nämlich nur ein Bit unter vielen darstellen. Die
Geräuschspannung würde sich deshalb trotz der Rechteckform dieses Sendeimpulses
nur unwesentlich erhöhen.
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In der Zeile c ist die Impulsfolge dargestellt, wie sie durch die
Empfangs schaltung Et des Fernsprechapparates registriert wird. Dies erfolgt in
gleicher Weise durch die zusätzliche Empfangsschaltung Ez, die in der zentralen
Einrichtung unmittelbar an die Signalleitung angeschaltet ist. Es kann dadurch beispielsweise
mit jeder ansteigenden Flanke eines Signalimpulses sowohl im Fernsprechapparat als
auch in der zentralen Einrichtung eine Zeitabmessung gestartet werden. Damit ist
eine Synchronisation des im Fernsprechapparat vorhandenen Oszillators, von dem die
notwendigen Taktfolgen abgeleitet werden, mit der in der zentralen Einrichtung der
Aussendung zugrundeliegenden Taktgabe möglich.
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In der Zeile d ist der durch die Steuereinheit Pt eines Sprechapparates
vorgegebene Sendetakt dargestellt. Durch eine entsprechende Codierung der Informationsbits
wird beispielsweise die Betätigung einzelner Tasten signalisiert. Im Ausführungsbeispiel
dienen hierzu fünf Informationsbits, denen ein Paritätsbit folgt. Diese Bits werden
in den Sendepausen der Sendeschaltung in der zentralen Einrichtung durch die geschilderte
Strommodulation eingefügt. Bei jedem auszusendenden "log1"-Bit wird durch Abschalten
der Reglereinheit IR1 eine Stromabsenkung, von dem Stromruhewert Ir auf den Wert
Is vorgenommen. Diese
Stomabsenkung kann beispielsweise 10 mA betragen.
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Die Bitbreite der in der geschilderten Weise durch eine Strommodulation
definierten Informationssignale ist etwas geringer als die Bitbreite der durch die
Spannungsmodulation definierten Informationssignale. Damit wird innerhalb eines
Datenblockes eine Überlappung der jeweils einer der beiden Richtungen zugeordneten
Informationssignale vermieden. In beiden Richtungen werden nur "log1"-Bits gesendet,
die "logO"-Bits entsprechen dem jeweiligen Ruhewert der Spannung bzw. des Stromes.
Man siehe hierzu Zeile e der Figur 2.
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Bei den durch Stromabsenkung gebildeten Sendeimpulsen wird keine Verformung
vorgenommen,sondern diese werden als Rechteckimpulse ausgesendet. Dies ist zulässig,
da der Informationsfluss vom Fernsprechapparat zur Zentrale.gering ist. Aktive Signale
werden, wie bereits erwähnt, lediglich dann abgegeben, wenn eine Taste betätigt
wird oder wenn eine Wahlwiderholung vorgenommen wird.
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In der Zeile f ist der Spannungsverlauf am Ausgang der jeweils massgebenden
Empfangsschaltung El.. .Ex gezeigt.
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Die Empfangsimpulse, in denen also die codierte Information, beispielsweise
über die Betätigung einer bestimmten Taste, am Fernsprechapparat enthalten ist,
wird der Steuereinheit Pz in der zentralen Einrichtung zur Verarbeitung übergeben.
In der Zeile g ist der Spannungsverlauf auf der Signalleitung c, d für den Fall
dargestellt, dass von der zentralen Einrichtung und von einem Fernsprechapparat
aus gesendet wird. Wird vom Fernsprechapparat aus beispielsweise mit dem durch die
Zeile d festgelegten Bitmuster gesendet, so tritt infolge des Leitungswiderstandes
während einer jeden Stromabsenkung eine Spannungserhöhung an der Signalleitung auf,
da der
Spannungsabfall am Widerstand der Leitung mit niedrigerem
Strom kleiner wird.
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11 Patentansprüche 3 Figuren