DE3528645C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wählsternschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Ein solcher Wählsternschalter ist in dem Buch "Wählsterneinrichtung 4/20, Technik und Betrieb", Herausgeber: Jürgen Haag, Fachverlag Schiele und Schön, Berlin, 1976, beschrieben. Mit ihm können viele, nämlich zwanzig, Teilnehmerapparate über wenige, nämlich vier, Hauptleitungen mit einer Fernsprechvermittlungsstelle verbunden werden.

Die für die Erfindung wichtigen Einzelheiten sind in diesem Buch im Abschnitt 4.2.2.1. (auf der Seite 43) und im Anhang 1, linker Teil, beschrieben. Der so bekannte Stand der Technik ist in der Fig. 1 dargestellt, wobei z. T. von den im Buch gebrauchten Begriffen und Bezugszeichen abgewichen wurde. Es entsprechen sich:

Fig. 1Buch

erste Ader a a-Ader, a 1 zweite Ader b b-Ader, b 1 Identifizierspannung USpannung 60 V erster
Halbleiterschalter H 1Diode Gr 1 . . . 4 zweiter
Halbleiterschalter H 2Transistor Ts 1 . . . 4 Differenzverstärker VDifferenzverstärker
Wi 17 . . . 32, Ts 5 . . . 16

Widerstände:Widerstände: R 3 Wi 1 . . . 4 R 1 Wi 5 . . . 8 R 2 Wi 9 . . . 12 R 4 Wi 13 . . . 16

Die weiteren Bezugszeichen der Fig. 1 bedeuten:

Tln:einer von den 20 TeilnehmerapparatenZL:eine ZweigleitungWStSch:der Wählsternschalter (auszugsweise)HL:eine von den vier HauptleitungenVSt:eine FernsprechvermittlungsstelleKF:ein KoppelfeldKP:zwei KoppelpunkteHK:ein HilfskontaktU _H :eine HilfsspannungS:eine Identifizierspannungsquelle

Die Widerstände R 1, R 2, R 3, die Halbleiterschalter H 1 und H 2 sowie der Differenzverstärker V bilden mit weiteren, für das Verständnis der Erfindung nicht wichtigen und deshalb nicht dargestellten Bauelementen die Teilnehmerschaltung Tln-Sch, wobei jeder Zweigleitung eine zugeordnet ist. Vier Teilnehmerschaltungen sind auf einer steckbaren Druckschaltungskarte untergebracht. Die für alle Teilnehmerschaltungen gemeinsame Identifizierspannungsquelle S liefert die Identifizierspannung U, eine Gleichspannung von 60V. Sie weist einen ersten Pol, den Minus-Pol und einen zweiten, den auf Erdpotential liegenden Plus-Pol auf. Über den Widerstand R 3 wird die Hilfsspannung U _H erzeugt. Im Ruhestand wird der als Transistor ausgebildete zweite Halbleiterschalter H 2 über den Widerstand R 4 leitend gesteuert. Der zweite Halbleiterschalter H 2 ist einerseits mit dem zweiten Pol der Identifizierspannungsquelle S und andererseits über den Widerstand R 2 mit der zweiten Ader b der Zweigleitung ZL verbunden. Der erste Halbleiterschalter H 1 ist als Diode ausgebildet und einerseits mit der Hilfsspannung U _H und andererseits über den Widerstand R 1 mit der ersten Ader a der Zweigleitung ZL verbunden. Die Widerstände R 1 und R 2 werden als erster bzw. zweiter Identifizierwiderstand bezeichnet.

Da die Hilfsspannung U _H aus der Identifizierspannungsquelle S gewonnen wird, ist so jede Zweigleitung ZL über Identifizierwiderstände R 1 und R 2 sowie Halbleiterschalter H 1 und H 2 - wenn auch mittelbar - an die Identifizierspannung U anschaltbar, und zwar der erste Pol über den ersten Halbleiterschalter H 1 und den ersten Identifizierwiderstand R 1, der zweite Pol über den zweiten Halbleiterschalter H 2 und den zweiten Identifizierwiderstand R 2.

An jede Zweigleitung ZL ist ferner ein Differenzverstärker V angeschlossen.

Da die Identifizierspannung U über den Widerstand R 3 an der Ader a liegt, gilt als Summe der Identifizierwiderstände die Summe der Widerstände R 1, R 2 und R 3, also 223 kOhm.

Hebt jetzt ein Teilnehmer an seinem Teilnehmerapparat den Hörer ab, so wird durch den so betätigten Gabelumschalter die Teilnehmerschleife geschlossen, wodurch die Spannung U _ZL zwischen den Adern a und b und damit auch die an den Eingängen des Differenzverstärkers V zusammenbricht. Dies wird vom Differenzverstärker ausgewertet, wodurch in nicht dargestellter Weise diese Zweigleitung ZL durch Schließen der betr. Koppelpunkte KP des Koppelfeldes KF zu einer freien Hauptleitung HL durchgeschaltet und so der betr. Teilnehmerapparat mit der Fernsprechvermittlungsstelle VSt verbunden wird. Gleichzeitig wird der zugehörige Hilfskontakt HK geschlossen, wodurch die Hilfsspannung U _H kurzgeschlossen wird. Dadurch wird der zweite Halbleiterschalter H 2 gesperrt. Auch der erste Halbleiterschalter H 1 ist gesperrt, da seine Kathode über den Hilfskontakt HK auf Erdpotential liegt und aus der Fernsprechvermittlungsstelle VSt negatives Potential an der Ader a liegt.

Bei der Bemessung der Widerstände R 1, R 2 und R 3 mußte folgendes berücksichtigt werden.

• a) Der ganze Wählsternschalter wird nur über eine der Hauptleitungen HL mit elektrischer Energie versorgt, wodurch nur eine geringe Leistung zur Verfügung steht. Von dieser steht wiederum nur ein geringer Teil für die Identifizierspannungsquelle S zur Verfügung. Dies erfordert möglichst hohe Widerstandswerte für diese Widerstände. Besonders für R 3 muß ein hoher Widerstandswert gewählt werden, weil wegen des Kurzschlusses über den Hilfskontakt HK in jedem einem zu einer Hauptleitung durchgeschalteten Teilnehmerapparat zugeordneten Widerstand eine verhältnismäßig hohe Verlustleistung auftritt.
• b) Der Isolationswiderstand zwischen der Ader a und der Ader b ist nicht unendlich hoch. Deshalb ist bei offener Teilnehmerschleife die Spannung U _ZL zwischen den Adern a und b geringer als die Identifizierspannung U von 60 V. Damit der Teilnehmerschleifenschluß sicher erkannt werden kann, muß diese Spannung bei offener Teilnehmerschleife deutlich höher sein als diejenige bei geschlossener Teilnehmerschleife. Dies erfordert andererseits möglichst niedrige Widerstandswerte für die Widerstände R 1, R 2 und R 3.

Bei den bisher üblichen Teilnehmerapparaten weist der Schleifenstromkreis nur metallische Kontakte und ohmsche Widerstände auf, so daß sich mit den in der Fig. 3 angegebenen Widerstandswerten für R 1, R 2 und R 3 bei geschlossener Teilnehmerschleife keine höhere Spannung als 1,7 V zwischen den Adern a und b ergab. Diese lag genügend weit unter derjenigen, die sich bei offener Teilnehmerschleife und dem niedrigsten zulässigen Isolationswiderstand ergibt. Daß heißt, die angegebene Dimensionierung war ein brauchbarer Kompromiß zwischen den Forderungen a) und b) unter Berücksichtigung der herkömmlichen Teilnehmerapparate.

Die höchste Belastung P _max für die Identifizierspannungsquelle S ergibt sich, wenn drei Teilnehmer über drei Hauptleitungen durchgeschaltet sind und die restlichen 17 Teilnehmer ihrer Hörer abgehoben, d. h., ihre Teilnehmerschleife geschlossen haben, aber noch keiner von ihnen zu einer Hauptleitung durchgeschaltet ist:

Hierbei wurden die Widerstände der Zweigleitungen und die Spannungsabfälle an den Teilnehmerapparaten vernachlässigt. Auch die Belastung durch R 4 wurde vernachlässigt. Setzt man für U die Identifizierspannung von 60 V und die Widerstandswerte aus der Fig. 1 ein, so ergibt sich:

P _max ≈0,45 W

Neuere Teilnehmerapparate oder Zusatzgeräte weisen im Schleifenstromkreis Halbleiterbauelemente wie Dioden und Transistoren mit den ihnen eigenen Schwellspannungen von 0,7 V bzw. Collector-Restspannungen von 0,3 V auf. Ein solcher Teilnehmerapparat und ein solches Zusatzgerät, nämlich ein Vorsatzgebührenanzeiger, ist in der deutschen Zeitschrift "Unterrichtsblätter der Deutschen Bundespost" Ausg. B, Jg. 28/1975, Nr. 3, S. 87 und 89 beschrieben. Diese Halbleiterbauelemente haben zur Folge, daß beim Teilnehmerschleifenschluß die Spannung U _ZL zwischen den Adern a und b 1,7 V übersteigt und daß dieser deshalb nicht sicher identifiziert werden kann. In der zuvor erwähnten Zeitschrift werden auch Gegenmaßnahmen beschrieben, nämlich einen halbleiterfreien Stromkreis zu schaffen oder die Halbleiterbauelemente durch einen Widerstand zu überbrücken. Beide Gegenmaßnahmen lassen sich nicht durchführen, wenn metallische Kontakte durch Halbleiterschalter ersetzt werden sollen, die zweite Gegenmaßnahme bedeutet einen unnötigen Aufwand bei den Geräten, die unmittelbar (ohne Wählsternschalter) an eine Fernsprechvermittlungsstelle angeschlossen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Wählsternschalter folgendermaßen zu verbessern:

• a) Ein Teilnehmerschleifenschluß soll sicher erkannt werden bei einer Spannung U _ZL bis zu 7 V zwischen der Ader a und der Ader b.
• b) Der schon bisher zulässige kleinste Isolationswiderstand, der noch keinen Teilnehmerschleifenschluß vortäuschen darf, muß beibehalten werden.
• c) Die Leistungsaufnahme des Wählsternschalters darf nicht erhöht werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches gelöst.

Aus der deutschen Zeitschrift "TECHNISCHE MITTEILUNGEN AEG-TELEFUNKEN", Beiheft Elektronisch gesteuertes, zentral markiertes Fernsprechvermittlungssystem-EZM3 ist es an sich bekannt, beide Pole einer Identifizierspannungsquelle über als Transistoren ausgebildete Halbleiterschalter und Widerstände an die zu einem Fernsprechapparat führenden Adern zu legen. Eine solche Anordnung, mit Teilnehmerschaltung bezeichnet, ist auf den Seiten 34 und 35 beschrieben. Irgendwelche Widerstandswerte sind nicht angegeben. Da, wie auf den Seiten 60 bis 62 beschrieben ist, eine Energieversorgung aus leistungsfähigen Akkumulatorbatterien bzw. aus dem öffentlichen Stromversorgungsnetz vorgesehen ist, tritt hier nicht wie bei einem Wählsternschalter das Problem der geringen zur Verfügung stehenden Leistung auf, und es besteht deshalb kein Anlaß, hohe Widerstandswerte zu wählen. So ist diese bekannte Teilnehmerschaltung nicht geeignet, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es gelten sinngemäß die für die Fig. 1 gegebenen Erläuterungen. Gegenüber dieser bestehen folgende Unterschiede:

• I. Der erste Halbleiterschalter H 1 ist als Transistor ausgebildet, welcher über den zusätzlichen Widerstand R 5 und den zweiten Halbleiterschalter H 2 leitend gesteuert wird.
• II. Der erste Halbleiterschalter ist nicht mit der Hilfsspannung U _H , sondern unmittelbar mit dem ersten Pol, nämlich dem Minus-Pol, der Identifizierspannungsquelle S verbunden.
• III. Der Widerstand R 3 ist mit 1 MOhm bemessen. Der Widerstand R 4 entfällt ganz, d. h., die Hilfsspannung U _H liegt unmittelbar an der Basis des Transistors H 2.
• IV. Die Widerstände R 1 und R 2 sind mit je 68 kOhm bemessen.

Im Ruhestand, also bei offener Teilnehmerschleife und offenem Hilfskontakt HK wird der zweite Halbleiterschalter H 2 über den Widerstand R 3 leitend gesteuert. Dadurch wird auch über den Widerstand R 5 der erste Halbleiterschalter H 1 leitend gesteuert und die Identifizierspannung U von 60 V über die Widerstände R 1 und R 2 an die Adern a und b gelegt. Wegen der Maßnahme II gelten jetzt nur noch die Widerstände R 1 und R 2 als die Identifizierwiderstände, und wegen der Maßnahme IV beträgt die Summe ihrer Widerstandswerte nur noch 136 kOhm gegenüber 223 kOhm beim bekannten Wählsternschalter. Durch diese Verringerung wird erreicht, daß bei dem kleinsten zulässigen Isolationswiderstand die Spannung U _ZL höher ist als beim bekannten Wählsternschalter. Der Differenzverstärker V ist so bemessen, daß diese höhere Spannung U _ZL noch nicht als Teilnehmerschleifenschluß ausgewertet wird. Ein darunter liegender Spannungswert wird dagegen als Teilnehmerschleifenschluß ausgewertet. So werden die Forderungen a) und b) der Aufgabenstellung erfüllt.

Die Erhöhung des Widerstandswertes für R 3 auf 1 MOhm ist möglich, weil über ihn nur noch der Transistor H 2 leitend gesteuert wird, wobei durch den hohen Widerstandswert der Basisstrom ausreichend begrenzt wird. Deshalb konnte der Widerstand R 4 des bekannten Wählersternschalters, der u. a. die gleiche Funktion hat, entfallen.

Bei einem Teilnehmerschleifenschluß wird wie beim bekannten Wählsternschalter der betr. Teilnehmerapparat über die Koppelpunkte KP zu einer freien Hauptleitung durchgeschaltet, wobei auch der Hilfskontakt HK geschlossen wird. Dadurch wird die Hilfsspannung U _H kurzgeschlossen und der zweite Halbleiterschalter H 2 gesperrt. Dadurch wird auch der Basisstrom (über den Widerstand R 5) für den ersten Halbleiterschalter H 1 abgeschaltet und dieser so gesperrt. Es wird also wie beim bekannten Wählsternschalter die Identifizierspannung U von den Adern a und b abgeschaltet; da jedoch die Hilfsspannung U _H über einen Widerstand von 1 MOhm gewonnen wird (im Gegensatz zu 62 kOhm beim bekannten Wählsternschalter), entfällt die hohe Belastung der Identifizierspannungsquelle S durch den Kurzschluß der Hilfsspannung U _H . Dadurch können für die Identifizierwiderstände die kleineren Werte von je 68 kOhm vorgesehen werden ohne die Identifizierspannungsquelle S höher als beim bekannten Wählsternschalter zu belasten. Ihre höchste Belastung P _max ergibt sich auch wieder, wenn drei Teilnehmer zu drei Hauptleitungen durchgeschaltet sind und die restlichen 17 Teilnehmer die Hörer abgehoben haben, aber noch keiner von ihnen zu einer Hauptleitung durchgeschaltet wurde, wobei wieder die Widerstände der Zweigleitungen, die Spannungsabfälle an den Teilnehmerapparaten sowie die Belastungen durch die Widerstände R 3 und R 5 vernachlässigt wurden:

Setzt man die Widerstandswerte aus der Fig. 2 und für U wieder 60 V ein, so ergibt sich

P _max ≈ 0,45 W

Die Forderung c) der Aufgabenstellung ist also auch erfüllt.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die vorhandenen, bekannten Wählsternschalter leicht umgerüstet werden können. Die erfindungsgemäße Weiterbildung beschränkt sich auf die Teilnehmerschaltungen. Da diese auf steckbaren Druckschaltungskarten aufgebaut sind, genügt zur Umrüstung deren einfaches Auswechseln.

Claims (2)

1. Wählsternschalter (WStSch) zum Verbinden von vielen Teilnehmerapparaten (Tln) über wenige Hauptleitungen (HL) mit einer Fernsprechvermittlungsstelle (VSt), bei dem

   • a) jeder Teilnehmerapparat (Tln) über eine Zweigleitung (ZL) mit dem Wählsternschalter (WStSch) verbunden ist;
   • b1) jede Zweigleitung (ZL) aus einer ersten (a) und einer zweiten (b) Ader besteht;
   • b2) an jede Zweigleitung (ZL) über Identifizierwiderstände und Halbleiterschalter (H 1, H 2) eine Identifizierspannung (U) anschaltbar ist, und zwar der erste Pol (-) einer Identifizierspannungsquelle (S) über einen ersten Halbleiterschalter (H 1) und einen ersten Identifizierwiderstand (R 1), der zweite Pol (+) über einen zweiten Halbleiterschalter (H 2) und einen zweiten Identifizierwiderstand (R 2);
   • b3) an jede Zweigleitung (ZL) ein Differenzverstärker (V) angeschlossen ist;
   • c1) jede Zweigleitung (ZL) über ein Koppelfeld (KF) zu einer Hauptleitung (HL) durchschaltbar ist;
   • c2) das Koppelfeld Hilfskontakte (HK) aufweist, welche nach dem Durchschalten geschlossen werden;
   • d) der zweite Halbleiterschalter (H 2) als Transistor ausgebildet ist, welcher aus einer Hilfsspannung (U _H ) leitend gesteuert wird;
   • d1) die Hilfsspannung (U _H ) über einen Widerstand (R 3) aus der Identifizierspannung (U) gewonnen wird;
   • e) der Hilfskontakt (HK) so mit der Identifizierspannungsquelle (S) und dem hilfsspannungserzeugenden Widerstand (R 3) verbunden ist, daß durch Schließen des Hilfskontaktes (HK) die betreffende Hilfsspannung (U _H ) kurzgeschlossen und so der zugehörige zweite Halbleiterschalter (H 2) gesperrt wird;
   • f) der Differenzverstärker (V) so bemessen ist, daß ein Teilnehmerschleifenschluß durch den Teilnehmerapparat (Tln) zum Durchschalten der betreffenden Zweigleitung (ZL) zu einer Hauptleitung (HL) führt und ein kleinstmöglicher Isolationswiderstand zwischen der ersten (a) und der zweiten (b) Ader jedoch nicht zur Durchschaltung führt,
2. dadurch gekennzeichnet, daß

   • g) der erste Halbleiterschalter (H 1) als Transistor ausgeführt ist und unmittelbar mit dem ersten Pol (-) der Identifizierspannungsquelle (S) verbunden ist, daß
   • h) die Hilfsspannung (U _H ) nur zum Leitendsteuern des zweiten Halbleiterschalters (H 2) benutzt wird, daß
   • i) der hilfsspannungserzeugende Widerstand (R 3) so bemessen ist, daß der durch ihn fließende Strom nur zum Leitendsteuern des zweiten Halbleiterschalters (H 2) ausreicht, daß
   • k) die durch die Merkmale h) und i) bewirkte Entlastung der Identifizierspannungsquelle (S) ausgenutzt wird, um für die Identifizierwiderstände (R 1, R 2) niedrigere Widerstandswerte vorzusehen, so daß sich wieder die ursprüngliche Belastung ergibt, daß
   • l) der Differenzverstärker (V) an die sich durch das Merkmal k) ergebende höhere Spannung (U _ZL ) zwischen der ersten (a) und zweiten (b) Ader beim Auftreten des kleinstmöglichen Isolationswiderstandes angepaßt wird.