DE3528281A1 - Schaltungsanordnung zur uebertragung nachrichtentechnischer signale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Übertragung nachrichtentechnischer Signale zwischen mindestens einem Teilnehmer und mindestens einer Zentrale in beiden Richtungen, unter Verwendung des öffentlichen Fernmeldenetzes, bei welcher bei jedem Teilnehmer ein mit einem Mikroprozessor und einem Modem ausgerüstetes Gerät an eine Teilnehmerleitung des Fernmeldenetzes angeschlossen ist, an das mindestens eine Station anschließbar ist, bei welcher die Signale in einem anderen Frequenzbereich als die Telefonsignale übertragen werden und bei welcher für das Gerät eine eigene Energieversorgung vorgesehen ist.

Die Deutsche Bundespost bietet unter der Bezeichnung "TEMEX" einen Dienst an, der für das Überwachen und Steuern von räumlich entfernten Objekten verwendet werden soll, und zwar von mindestens einem Ort aus. Für diesen Dienst - im folgenden nur noch kurz als "TEMEX" bezeichnet - wird das bereits vorhandene öffentliche Fernmeldenetz verwendet. Der TEMEX-Dienst kann beispielsweise zur Überwachung von Sicherheitseinrichtungen in Gebäuden (Glasbruch) oder zur Temperaturüberwachung an beliebigen Orten eingesetzt werden. Es kann mit TEMEX auch medizinischer Alarm ausgelöst werden. Weiterhin ist es möglich, die unterschiedlichsten Sensoren im häuslichen Bereich zu überwachen und/oder zu steuern. Dabei kann beispielsweise mit einer geeigneten Signalfolge der Stand des Elektrizitätszählers automatisch abgelesen werden.

Zur Durchführung von TEMEX wird bei einem Teilnehmer ein Gerät mit einem entsprechend programmierten Mikroprozessor und einem Modem an eine Fernmeldeanschlußleitung angeschlossen. Es ist mit diesem Gerät möglich, durch unterschiedliche Kennfrequenzen des Übertragungsbereichs Signale gleichzeitig zu senden und zu empfangen. Der "Modem" ist in dem Gerät vorhanden, um die Kennfrequenzen in zugeordnete binäre Zustände umzusetzen - und umgekehrt. Für den Anschluß des Geräts ist es prinzipiell unerheblich, ob ein Teilnehmer einen Telefonanschluß hat oder nicht. An den Mikroprozessor wird dann mindestens eine zu überwachende oder zu steuernde Station des Teilnehmers angeschlossen. Der Mikroprozessor erhält außerdem noch eine Stromversorgung. Diese Station kann dann über das Fernmeldenetz von einer Zentrale aus mittels eines Datentelegramms überwacht bzw. gesteuert werden. Jeder Teilnehmer hat eine eigene Kenn-Nummer. Das Datentelegramm liegt in einem oberhalb des Sprechbereichs liegenden Frequenzbereich. Für TEMEX ist ein Frequenzbereich von 40 kHz vorgesehen.

Bei der Übertragung der TEMEX-Signale werden - wie bereits erwähnt - die Anschlußleitungen des öffentlichen Fernmeldenetzes zusätzlich genutzt. Es muß dabei sichergestellt sein, daß bei gleichzeitiger Übertragung von schon eingerichteten Diensten (Telefon) und TEMEX-Dienst keine Beeinträchtigung der bisherigen Dienste eintritt. Das gilt insbesondere für den Telefonverkehr, mit seinen durch den Wählverkehr bedingten unterschiedlichen Betriebszuständen des Fernmeldenetzes. Es darf also weder im Ruhezustand mit voller Betriebsspannung noch im Gesprächszustand mit vollem Schleifenstrom noch im Wahl- und Rufzustand mit ihren Spannungs- bzw. Stromschwankungen eine Störung des Telefonverkehrs durch die TEMEX-Übertragung eintreten. Eine solche Störung ist auf der Signalseite durch die unterschiedlichen Frequenzen leicht zu vermeiden. Störungen dürfen aber auch auf der Energieseite nicht auftreten, so daß der Energiebedarf für TEMEX nicht ohne weiteres dem Fernmeldenetz entnommen werden darf. Bisher bekannte TEMEX-Geräte haben daher für die Mikroprozessoren eigene Spannungsquellen, beispielsweise das 220-V-Wechselstromnetz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der es möglich ist, TEMEX-Geräte zentral über die Telefonanschlußleitungen mit Energie zu versorgen, ohne daß dabei Rückwirkungen auf den Telefonbetrieb oder andere schon installierte Dienste auftreten.

Diese Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
- daß für die Energieversorgung des Geräts in mindestens einer zentralen Stelle des Fernmeldenetzes eine zusätzliche Spannungsquelle an dasselbe angeschlossen ist,
- daß bei jedem Gerät zwischen der Teilnehmerleitung und dem Mikroprozessor ein Gleichspannungs-Wandler und ein Gleichstrom-Wandler eingeschaltet sind, von denen je nach Betriebszustand des Fernmeldenetzes wahlweise immer nur einer wirksam ist,
- daß der Gleichspannungs-Wandler einen hohen Eingangswiderstand hat und zwischen den beiden Adern der Teilnehmerleitung angeschlossen ist,
- daß der Gleichstrom-Wandler einen niedrigen Eingangswiderstand hat und in eine Ader der Teilnehmerleitung eingeschaltet ist und
- daß in der Schaltungsanordnung mindestens ein elektrischer Energiespeicher vorhanden ist.

Bei Einsatz dieser Schaltungsanordnung ist für den TEMEX-Dienst im Fernmeldenetz mindestens eine eigene Energiequelle vorgesehen, die so ausreichend bemessen ist, daß die Energieversorgung für den Telefonbetrieb oder andere Dienste dann nicht störend beeinflußt wird, wenn TEMEX in Betrieb ist. Die zusätzliche Energie stört auch dann nicht, wenn TEMEX nicht in Betrieb ist. Sie ist auf der anderen Seite so groß, daß sie für die Versorung von TEMEX ausreicht, ohne die sonstige Energieversorgung des Fernmeldenetzes zu schmälern.

Von der Energieseite her wird also das Fernmeldenetz durch den TEMEX-Dienst nicht gestört. Das gilt auch für die Signalseite, da der Frequenzbereich von TEMEX oberhalb des Sprechbereiches liegt. Auch der Betrieb von TEMEX kann das Fernmeldenetz und dessen Dienste nicht störend beeinflussen, und zwar wegen des wahlweisen Einsatzes der beiden Wandler. Jeweils einer der Wandler hält nämlich in jedem der eingangs geschilderten Betriebszustände des Telefons dessen Versorgung aufrecht. Die beiden Wandler gestatten gleichzeitig den TEMEX-Betrieb.

Der parallel zur Fernmeldeleitung liegende Gleichspannungs-Wandler hat einen hohen Eingangswiderstand. Er ist während des Ruhezustands und während des Rufzustands des Telefons wirksam. Der in eine Ader eingeschaltete Gleichstrom-Wandler hingegen hat einen niedrigen Eingangswiderstand. Er ist während des Gesprächszustandes und des Wahlzustandes des Telefons wirksam, bei dem - bis auf die Impulse bei der Wahl - der maximale Streifenstrom fließt.

Die Schaltungsanordnung für TEMEX ist damit voll in das Fernmeldenetz integriert. Sie ist unabhängig vom 220-V-Wechselstromnetz und wird daher von einem Netzausfall nicht berührt.

Für den Fall, daß die Stromversorgung des Fernmeldenetzes kurzzeitig unterbrochen ist, ist in der Schaltungsanordnung ein Energiespeicher vorhanden, vorzugsweise ein Kondensator.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Gerät mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform.

Mit a und b sind zwei Adern einer Fernsprechanschlußleitung bezeichnet, die mit dem "Amt" bzw. einer Ortsvermittlungsstelle des öffentlichen Fernmeldenetzes verbunden sind. An die Adern a und b ist ein durch eine gestrichelte Linie angedeutetes Gerät 1 angeschlossen, in dem sich eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung befindet. Auf der anderen Seite des Gerätes 1 können die Adern a und b zu einem Telefonapparat weitergeführt sein.

In dem Gerät 1 ist ein Mikroprozessor 2 mit einem Modem 3 angeordnet. Der Mikroprozessor 2 hat eine Vielzahl von Anschlüssen 4, an welche Sensoren mittels elektrischer Leitungen angeschlossen werden können. "Sensoren" sollen dabei beispielsweise Meßfühler oder Signalgeber sein, die von TEMEX überwacht oder gesteuert werden können.

Der Modem 3 ist über eine Signalleitung 5 beispielsweise so mit der Ader a verbunden, daß Signale ein- und ausgekoppelt werden können. Die Ankopplung kann über einen Wandler 6 erfolgen. Zwischen Wandler 6 und Telefonapparat ist ein Filter 7 eingeschaltet, welches für die TEMEX-Singale als Sperre gilt, so daß dieselben nicht zum Telefonapparat gelangen können. Es ist auch möglich, den Modem 3 auf der Signalseite mit beiden Adern a und b zu verbinden.

Die Stromversorgung des Mikroprozessors 2 erfolgt wahlweise durch einen Gleichspannungs-Wandler 8 oder einen Gleichstrom-Wandler 9. Der Gleichspannungs-Wandler 8 liegt parallel zu den beiden Adern a und b, d. h. er ist zwischen denselben angeschlossen. Er hat einen hohen Eingangswiderstand, damit er bei geschlossenem Schleifenstromkreis einen hohen Widerstand darstellt. Er soll vorzugsweise für die Wechselanteile des Schleifenstroms, die bei Impulswahl auftreten, hochohmig sein. Am Eingang des Gleichspannungs-Wandlers 8 liegt daher in bevorzugter Ausführungsform eine Induktivität 10.

Der Gleichstrom-Wandler 9 ist beispielsweise in die Ader b eingeschaltet. Er hat einen kleinen Eingangswiderstand, damit er keinen zu großen Spannungsabfall erzeugt.

Die beiden Wandler 8 und 9 sind mittels Dioden 11 und 12 gegeneinander verriegelt. An ihren Eingängen liegen außerdem Gleichrichteranordnungen 13 und 14, bei denen es sich vorzugsweise um Graetz-Schaltungen handelt, durch welche die Schaltungsanordnung auch bei Polatitätsvertauschung wirksam bleibt.

Am Eingang des Gleichstrom-Wandlers 9 liegt ein Energiespeicher 15, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kondensator ausgebildet ist. Dieser Energiespeicher wird wirksam, wenn der Schleifenstrom kurzzeitig unterbrochen ist. Das tritt beispielsweise bei Impulswahl während des Wahlvorganges auf. In diesem Fall würden beide Wandler 8 und 9, ohne den Energiespeicher 15, keinen Strom für den Mikroprozessor 2 liefern. Der Energiespeicher 15 dient also als Ersatzstromquelle. Wenn es sich dabei um einen Kondensator handelt, dann wird derselbe im Normalbetrieb aufgeladen. Statt des Kondensators könnte aber auch ein Akkumulator eingesetzt werden.

An mindestens einer zentralen Stelle des Fernmeldenetzes, beispielsweise in einem Amt oder einer Vermittlungsstelle, ist eine für den Betrieb von TEMEX dienende zusätzliche Energiequelle angeordnet. Unter Einsatz dieser Energiequelle arbeitet die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 beispielsweise wie folgt:

a) Ruhezustand des Fernmeldenetzes

Es liegt die volle Spannung an, und zwar nicht nur die bisher üblichen 60 V des Fernmeldenetzes, sondern die erhöhte Spannung zur zusätzlichen Versorgung von TEMEX. Die zusätzliche Spannung reicht zur Energieversorgung von TEMEX aus, ohne daß - in welchem Betriebszustand auch immer - die Versorgungsspannung des Fernmeldenetzes unterschritten wird. Der Mikroprozessor 2 wird über den Gleichspannungs-Wandler 8 beispielsweise mit einer Spannung von 5 V versorgt. Das TEMEX-Gerät kann damit arbeiten, und es können über den Modem 3 Daten zwischen an den Mikroprozessor 2 angeschlossenen Stationen bzw. Sensoren und einer an die Adern a und b angeschlossenen Zentralen ausgetauscht werden. Da keine Schleifenstrom fließt, arbeitet der Gleichstrom-Wandler 9 jetzt nicht.

b) Rufzustand für den benachbarten Telefonanschluß

Solange der Handapparat nicht abgenommen wird, liegen die volle Spannung und eine zusätzliche Rufspannung an. Es fließt kein Schleifenstrom. Arbeitsweise wie unter a).

c) Gesprächszustand des benachbarten Telefonapparats

Der Handapparat ist abgenommen. Es fließt der Schleifenstrom. Die Versorgungsspannung hat ihren minimalen Wert. Am Ausgang des Gleichstrom-Wandlers 9 steht eine Gleichspannung von beispielsweise 5 V für den Mikroprozessor 2 zur Verfügung. Der Gleichspannungs-Wandler 8 arbeitet nicht.

d) Wahlzustand des benachbarten Telefonapparats

Der Handapparat ist abgenommen. Solange die Wahl nicht durchgeführt wird, gilt die gleiche Arbeitsweise wie für c). Während des Wahlvorgangs mit den durch Impulswahl bedingten Stromunterbrechungen, wird der Mikroprozessor 2 wegen des Energiespeichers 15 weiter vom Gleichstrom-Wandler 9 mit Strom versorgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind die beiden Wandler 8 und 9 zu einem Wandler 16 zusammengefaßt, so wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Wirkungsweise mit wahlweiser Umschaltung zwischen den Funktionen als Gleichspannungs-Wandler einerseits und Gleichstrom-Wandler andererseits bleibt hier erhalten. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Vor dem Wandler 16 liegt als Schutz gegen Polaritätsvertauschung wieder eine Gleichrichteranordnung 17.

Für die beiden oben beschriebenen Zustände a) und b) des Fernmeldenetzes arbeitet der Wandler 16 als Gleichspannungs-Wandler, während er für die Zustände c) und d) als Gleichstrom-Wandler arbeitet. Die Umschaltung der Funktion erfolgt über einen stromabhängigen Schalter 18, der von einem Stromstärkefühler 19 beaufschlagt wird, der beispielsweise in die b-Ader eingeschaltet ist. Der Schalter 18 ist vorzugsweise ein elektronischer Schalter, beispielsweise ein Transistor.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in die a-Ader eine Zenerdiode 20 eingeschaltet. Sie dient zur Begrenzung der Spannung für den Wandler 16, wenn dieser als Gleichstrom-Wandler arbeitet. Die Diode 21 dient als Stromsperre, wenn der Wandler 16 als Gleichspannungs-Wandler arbeitet.

Um sicherzustellen, daß keine Verzerrung der Rufwechselspannung durch die Gleichrichteranordnung 17 und kapazitive Bauelemente in der Weckeinrichtung des angeschlossenen Telefons eintritt, kann zwischen Gleichrichteranordnung 17 und Wandler 16 ein stabilisierendes Element, beispielsweise ein elektronischer Schalter, parallel zu den Adern a und b angeschlossen werden.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur Übertragung nachrichtentechnischer Signale zwischen mindestens einem Teilnehmer und mindestens einer Zentrale in beiden Richtungen, unter Verwendung des öffentlichen Fernmeldenetzes, bei welcher bei jedem Teilnehmer ein mit einem Mikorprozessor und einem Modem ausgerüstetes Gerät an eine Teilnehmerleitung des Fernmeldenetzes angeschlossen ist, an das mindestens eine Station anschließbar ist, bei welcher die Signale in einem anderen Frequenzbereich als die Telefonsignale übertragen werden und bei welcher für das Gerät eine eigene Energieversorgung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
- daß für die Energieversorgung des Geräts (1) in mindestens einer zentralen Stelle des Fernmeldenetzes eine zusätzliche Spannungsquelle an dasselbe angeschlossen ist,
- daß bei jedem Gerät (1) zwischen der Teilnehmerleitung und dem Mikroprozessor (2) ein Gleichspannungs-Wandler (8) und ein Gleichstrom-Wandler (9) eingeschaltet sind, von denen je nach Betriebszustand des Fernmeldenetzes wahlweise immer nur einer wirksam ist,
- daß der Gleichspannungs-Wandler (8) einen hohen Eingangswiderstand hat und zwischen den beiden Adern (a, b) der Teilnehmerleitung angeschlossen ist,
- daß der Gleichstrom-Wandler (9) einen niedrigen Eingangswiderstand hat und in eine Ader der Teilnehmerleitung eingeschaltet ist und
- daß in der Schaltungsanordnung mindestens ein elektrischer Energiespeicher (15) vorhanden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- daß die beiden Wandler zu einem Wandler (16) zusammengefaßt sind und
- daß zur Umschaltung der Betriebsart des Wandlers (16) ein Schalter (18) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der Größe des im Fernmeldenetz fließenden Schleifenstrom arbeitet.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Eingängen der beiden Wandler (8, 9) eine für jeden Wandler wirksame Gleichrichteranordnung (13, 14) vorhanden ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Gleichspannungs-Wandlers (8) eine Induktivität (10) liegt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (15) parallel zum Eingang des Gleichstrom-Wandlers angeschlossen ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiespeicher (15) ein wiederaufladbarer Kondensator vorhanden ist.