WO1999034591A1 - Method for connecting a remotely powered peripheral unit - Google Patents

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WO1999034591A1
WO1999034591A1 PCT/AT1998/000317 AT9800317W WO9934591A1 WO 1999034591 A1 WO1999034591 A1 WO 1999034591A1 AT 9800317 W AT9800317 W AT 9800317W WO 9934591 A1 WO9934591 A1 WO 9934591A1
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transmission line
voltage
unit
peripheral device
circuit arrangement
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PCT/AT1998/000317
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German (de)
French (fr)
Inventor
Franz Haselsteiner
Original Assignee
Ericsson Austria Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M19/00—Current supply arrangements for telephone systems
    • H04M19/001—Current supply source at the exchanger providing current to substations

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting a peripheral device fed from a central location via a transmission line
  • Message transmission system wherein in a first step the peripheral device is connected to the transmission line when the remote supply voltage is switched off.
  • Remote power supplies from various telecommunications device devices are widely used in many telephone systems, for example in pair gain systems.
  • a central location e.g. a local exchange
  • a DC voltage source is available, which provides the required operating current for the device connected to the peripheral ends of the transmission line.
  • the main task of the transmission line is to transmit signals or data in the low-voltage range. For this reason, no facilities serving to protect people are usually provided for such transmission lines. Tensions that are dangerous for the human body are therefore not used even with conventional remote power supplies.
  • the usual supply voltages are 48V or 60V, with fluctuations of up to 20% being tolerated.
  • the development of recent years shows a clear tendency in the direction of ever higher device outputs, which cause very high currents and thus power losses when the supply voltage limits are maintained.
  • connection work can be carried out when the remote power supply is switched off.
  • the remote power supply is switched off.
  • it must be prevented with certainty that a dangerously high remote supply voltage can occur on the transmission line during the assembly time. It must therefore be ensured that the operating supply voltage cannot occur if the peripheral device is not connected or is incorrectly connected.
  • attempts have already been made, after applying a voltage, to determine via a current measurement of the current flowing in the transmission line whether the device in question is actually connected or whether there are open peripheral ends of the transmission line.
  • Another way of avoiding these obstacles is to provide a defined resistance in the peripheral device which can be switched off during operation and which can be used to check the connection status of the peripheral device when the voltage is safe from a safety point of view.
  • the disadvantage of this solution is that a separate circuit in the remotely powered device is required, which has to monitor the provision of the measuring resistor and a later disconnection.
  • the measuring resistor would have to be designed to have a relatively low resistance in order to distinguish such a measurement from the measured values caused by cable leakage currents.
  • cable errors can easily lead to incorrect results.
  • the object of the invention is therefore to provide a method of the type mentioned at the beginning, with the aid of which personal protection is made possible during the assembly of remote-powered devices and an exact determination and differentiation of .connection states of a peripheral device is possible.
  • this is achieved in that, in a second step, a test voltage, which is less than the remote supply voltage of the device intended for operation, is applied to the central ends of the transmission line and the connection state of the peripheral ends of the transmission line by measuring the central side of the transmission line flowing amount of charge is determined, and that in a third step when determining the correct connection state of the transmission line, the remote supply voltage is increased to the operating supply voltage.
  • the assembly can be carried out in a voltage-free state and a risk to the assembly personnel from high voltages can be excluded.
  • the input capacities in the peripheral devices which differ significantly from the line capacities, can be used to detect the correct connection status by measuring the amount of charge flowing into the transmission line when the test voltage is applied.
  • test voltage is applied in a continuously repeating sequence and that into the
  • the amount of charge flowing through the transmission line is determined until the correct one
  • the time intervals between the individual measuring processes are preferably selected periodically, but it can also be switched to manual control of the if necessary
  • Time intervals may be provided so as to influence the
  • Test personnel can thus switch the measuring process on and off at will.
  • Test voltage to the peripheral device flowing current is measured.
  • the amount of charge flowing into the transmission line can be measured indirectly via the current, as a result of which interference signals on the transmission line which have a negative influence and which could occur in the case of direct charge measurement cannot have an effect on the measurement result.
  • the invention further relates to a circuit arrangement for implementing the method according to the invention, with which the connection state of a peripheral device can be determined precisely and reliably.
  • the unit for determining the amount of charge by a unit for generating a voltage proportional to the current flowing to the peripheral device and by a unit connected to this unit
  • Integrator unit is formed.
  • a simple implementation according to the invention can consist in that the unit for
  • Reference voltage source is connected, via which the threshold for changing the
  • Comparator output is adjustable.
  • the integrator consists of an inverting operational amplifier with an integrating capacitor in the
  • FigJ is a block diagram of a remotely powered communication system with a central location, a transmission line and a peripheral device;
  • FIG. 5 shows a circuit diagram of an embodiment of the circuit arrangement according to the invention.
  • a procedural method for connecting a device remotely powered from a central point via a transmission line is proposed in a communication system, the first step being peripheral device 2 is connected to the transmission line 1 when the remote supply voltage is switched off.
  • a test voltage which is less than the remote supply voltage of the peripheral device 2 intended for operation is then applied to the central ends of the transmission line 1 and the connection state of the peripheral ends of the transmission line 1 by measuring the central side of the transmission line flowing amount of charge determined.
  • the remote supply voltage is increased to the operating supply voltage when the correct connection state of the transmission line 1 is determined. Basically, no remote supply voltage is maintained on the transmission line 1 before the peripheral device is connected. As a result, the peripheral ends are free of tension and the connection work can be carried out without endangering the assembly personnel. If the correct connection status is determined and the connection work has therefore been completed correctly, the remote supply voltage is increased to the value suitable for operation.
  • the input capacitance of the peripheral device 2 which differs significantly from line or other parasitic capacitances, can be determined via the charge measurement.
  • the input part of a local part 2 is depicted in FIG. 2, which is usually formed by a DC-DC converter 5 which, in addition to capacitors 4 and 6, has a bridge rectifier to enable a polarity-independent connection.
  • the capacitances of the capacitors 4 and 6 are substantially larger than the line capacitances of the transmission line 1 and therefore enable a reliable differentiation based on the charge measurement as to whether the device 2 in question is in the correctly connected state or not.
  • the charge measurement can, however, also be carried out at voltages that are not dangerous for humans.
  • 3 and 4 each show central arrangements which are suitable for implementing the method according to the invention. For this purpose, a unit for generating a voltage jump 10 and a unit for determining the amount of charge 11 delivered into the transmission line are provided in FIG.
  • Fig. 5 also contains equivalent circuit diagrams for a better understanding of the mode of operation.
  • the transmission line 1 is approximately represented by a line resistance R8, a line capacitance C5 and a line inductance Ll
  • the peripheral device 2 for example a local part of pair gain systems or HDSL units, is represented by an input resistor R9 and an input capacitor C4
  • leakage currents resulting from the transmission line 1 are included in resistor R9.
  • the unit for generating a voltage 13 proportional to the current is replaced by a low-ohmic resistor Rl formed at one end with the two-wire transmission line 1 and at the other
  • the time course of the voltage VI and the time course of the current I are mainly determined by the value of the input capacitance C4.
  • the current I rises when the voltage spiral is applied first to its maximum value, since the initially uncharged capacitor C4 acts as a short circuit, and decreases with increasing charging
  • the time-dependent current curve could also be used to measure the input capacity of the peripheral device, but this form of measurement is the one
  • this integrator unit comprises an inverting operational amplifier
  • a resistor R4 is connected in parallel to the integrating capacitor C3, which after the charging process of the
  • Input capacitor C4 prevents the leakage currents that occur due to poor insulation, as can occur, for example, with old lines
  • the resistor R4 is dimensioned such that it discharges the after the charging of the input capacitor C4 Integierkondensators C3 causes and thus lowers the output voltage of the integrator Ul after reaching a maximum value. Due to the characteristic course of the voltage V2 that occurs in the process, as shown in FIG. 8, the correct connection state of the peripheral device 2 can be detected by the comparator unit 15 connected downstream.
  • a reference voltage U re f is provided at the reference input of an operational amplifier U5 forming the comparator unit, and thereby a threshold voltage is established, which is entered in FIG. 8, for example, at 2.5V.
  • the output voltage of integrator U1 exceeds the defined voltage threshold and thus causes the output state of comparator unit 15 to tilt.
  • the integrated charge continues to increase and reaches a maximum value at time t2, at which time input capacitor C4 is in the charged state.
  • the relatively flat gradient after exceeding the maximum output voltage value is determined by the parallel resistor R4, which has a value that is at least a power of ten below the worst possible insulation resistance of the transmission line. Due to the discharge of the integrating capacitor C3, the output voltage V2 of the integrator unit 14 falls below the threshold of 2.5 V and thus causes the output state of the comparator unit 15 to flip again.
  • the time period between times t tl and t3 can thus be further processed by a corresponding logic. Within certain tolerances, the occurrence of this time period can be interpreted as the correct connection of the peripheral device 2.
  • the remote supply voltage should not be upgraded to the operating value, since otherwise Danger to the assembly personnel cannot be excluded. This means that open connections of the transmission line cannot cause any danger or incorrectly connected devices can be prevented from being destroyed.
  • the too high capacitance of the capacitor C4 can be due to the fact that, for example, two or more peripheral devices 2 were erroneously connected in parallel, commissioning should therefore be prevented since the power supply cannot be guaranteed for both devices or the two devices have an excessive supply current would cause on the transmission line and thus excessive power loss.
  • the input part of the district 2 can, however, also be faulty or there can be a transmission line with excessive leakage currents.
  • FIG. 18 An embodiment of the circuit arrangement according to the invention is implemented in FIG. 18, in which the integrator is formed by an RC element.
  • the RC element consists of the resistor R20 and the capacitor C10.
  • the current I caused by the resistor R8 when the peripheral device is correctly connected is shown in FIG. 19 and the voltage curve V2 after integration by the RC element is shown in FIG.
  • the comparator output voltage V3 provides the corresponding detection possibility for the correct ./Vnschlußstatus.

Abstract

The invention relates to a method for connecting a peripheral unit to an information transmission system. Said unit is remotely powered by a central location via a transmission line. In a first step, the peripheral unit is connected to the transmission line with a remote power voltage. In a second step, a test voltage which is smaller than the remote power voltage of the unit, said remote power voltage being provided for the operation, is applied to the central location end of the transmission line, and the connection state pertaining to the peripheral ends of the transmission line is established by a measurement of the quantity of electricity flowing in the transmission line which is conducted at the central location end. In a third step, the remote power voltage is increased on the operating remote voltage when the correct connection state of the transmission line is established.

Description

Verfahren zum Anschließen eines ferngespeisten, peripheren Geräts Method of connecting a remote powered peripheral device
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum .Anschließen eines von einer zentralen Stelle über eine Übertragungsleitung feπigespeisten, peripheren Geräts in einemThe invention relates to a method for connecting a peripheral device fed from a central location via a transmission line
Nachrichtenübertragungssystem, wobei in einem ersten Schritt das periphere Gerät bei abgeschalteter Fernspeisespannung an die Übertragungsleitung angeschlossen wird. Fernspeisungen 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 gefälrrliche Spannungen werden daher auch bei herkömmlichen Fernspeisungen nicht eingesetzt. So betragen die üblichen Speisespannungen 48V bzw. 60V, wobei Schwankungen bis zu 20% toleriert werden. 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.Message transmission system, wherein in a first step the peripheral device is connected to the transmission line when the remote supply voltage is switched off. Remote power supplies from various telecommunications device devices are widely used in many telephone systems, for example in pair gain systems. For this purpose, in a central location, e.g. a local exchange, a DC voltage source is available, which provides the required operating current for the device connected to the peripheral ends of the transmission line. The main task of the transmission line is to transmit signals or data in the low-voltage range. For this reason, no facilities serving to protect people are usually provided for such transmission lines. Tensions that are dangerous for the human body are therefore not used even with conventional remote power supplies. The usual supply voltages are 48V or 60V, with fluctuations of up to 20% being tolerated. However, the development of recent years shows a clear tendency in the direction of ever higher device outputs, which cause very high currents and thus power losses when the supply voltage limits are maintained.
Ein Teil der Netzbetreiber geht daher dazu über etwa für ferngespeiste elektrische Einrichtungen, z.B. Pair Gain-Systeme, HDSL- oder ADSL-Systeme o.a., die Speisespannungen recht beträchtlich, z.B. auf +-60V 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 gefahr liehen Situationen kommen, wenn durch Stromschläge für kurze Zeit das Balancegefühl oder sonstige Reflexfähigkeiten gestört werden.Some of the network operators therefore switch to remote-powered electrical devices, e.g. Pair gain systems, HDSL or ADSL systems or the like, the supply voltages are quite considerable, e.g. Increase to + -60V to + - 135 V, which increases the importance of the personal safety problem. Although current limits are provided, it can still be used in various processes. e.g. during fattening work, there are extremely dangerous situations when the electric shock can disturb the sense of balance or other reflex capabilities for a short time.
Zur Lösung dieses Problems haben sich verschiedene .Ansätze gefunden, um eine Gefälirdung von Personen zu vermeiden. Zu diesem Zweck können etwa die Anschlußarbeiten bei abgeschalteter Fernspeisung durchgefül rt werden. Es besteht dabei aber das Problem, daß mit Sicherheit verhindert werden muß, daß während der Montagezeit eine gefalirlich hohe Fernspeisespannung 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.Various approaches have been found to solve this problem in order to prevent people from being condemned. For this purpose, the connection work can be carried out when the remote power supply is switched off. However, there is the problem that it must be prevented with certainty that a dangerously high remote supply voltage can occur on the transmission line during the assembly time. It must therefore be ensured that the operating supply voltage cannot occur if the peripheral device is not connected or is incorrectly connected. In this regard, attempts have already been made, after applying a voltage, to determine via a current measurement of the current flowing in the transmission line whether the device in question is actually connected or whether there are open peripheral ends of the transmission line.
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 Verfaiiren 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.The sending or receiving of data has already been used in solution proposals in order to check from a determined data stream whether the peripheral device is connected. The disadvantage of these known methods is that the remote supply voltage must be switched on in full in order to obtain a usable statement about the correct connection of the remotely powered device. In most cases, data transmission only works with a full operating supply voltage, while the internal resistance of the peripheral devices that is accessible for current measurement is heavily dependent on the applied supply voltage, so that no reliable statements can be made with a reduced operating voltage.
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 fuhren. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfaiiren der eingangs genannten .Art zu schaffen, mit dessen Hilfe der Personenschutz bei der Montage von femgespeisten Geräten ermöglicht wird und eine genaue Bestimmung und Unterscheidung von .Anschlußzuständen eines peripheren Geräts möglich ist.Another way of avoiding these obstacles is to provide a defined resistance in the peripheral device which can be switched off during operation and which can be used to check the connection status of the peripheral device when the voltage is safe from a safety point of view. The disadvantage of this solution is that a separate circuit in the remotely powered device is required, which has to monitor the provision of the measuring resistor and a later disconnection. For this purpose, the measuring resistor would have to be designed to have a relatively low resistance in order to distinguish such a measurement from the measured values caused by cable leakage currents. However, cable errors can easily lead to incorrect results. The object of the invention is therefore to provide a method of the type mentioned at the beginning, with the aid of which personal protection is made possible during the assembly of remote-powered devices and an exact determination and differentiation of .connection states of a peripheral device is possible.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in einem zweiten Schritt eine Prüfspannung, die kleiner als die für den Betrieb vorgesehene Fernspeisespannung 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 Fernspeisespannung auf die Betriebsspeisespannung erhöht wird. 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 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 Eingangskapaziät des peripheren Geräts entsprechen, kann das betreffende Gerät als richtig angeschaltet betrachtet werden und die Fernspeisespannung 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 einAccording to the invention, this is achieved in that, in a second step, a test voltage, which is less than the remote supply voltage of the device intended for operation, is applied to the central ends of the transmission line and the connection state of the peripheral ends of the transmission line by measuring the central side of the transmission line flowing amount of charge is determined, and that in a third step when determining the correct connection state of the transmission line, the remote supply voltage is increased to the operating supply voltage. In this way, the assembly can be carried out in a voltage-free state and a risk to the assembly personnel from high voltages can be excluded. The input capacities in the peripheral devices, which differ significantly from the line capacities, can be used to detect the correct connection status by measuring the amount of charge flowing into the transmission line when the test voltage is applied. This has the advantage that a relatively low test voltage, which is harmless to humans, can be used and any leakage currents that may occur can also be taken into account. This enables safe working when installing the peripheral device. If the amount of charge measured after the test voltage has been applied lies within predeterminable limit values which correspond to the size of the input capacity of the peripheral device, the device in question can be regarded as correctly switched on and the remote supply voltage can be increased to the value required for operation. If this is not the case, the supply voltage switched off and the capacity was given time to discharge. After a while you can re-enter
Meßzyklus mit dem erneuten Anlegen einer ungefälirlichen Prüfspannung durchgeführt werden.Measuring cycle with the renewed application of a non-dangerous test voltage.
Erst nach einem positiven Meßergebnis wird in der zentralen Stelle auf die volleOnly after a positive measurement result is the full one in the central position
Fernspeisespannung erhöht, wodurch die erforderliche Betriebsspeisespannung erst nach dem richtigen .Anschließen des peripheren Geräts vorliegt und von dieser keine Gefahrdung für das Montagepersonal ausgeht.Remote supply voltage increased, which means that the required operating supply voltage is only available after the correct connection of the peripheral device and does not pose any risk to the assembly personnel.
Wird eine zu kleine Ladungsmenge gemessen, so kann auf ein nicht angeschaltetes Gerät 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.If an insufficient amount of charge is measured, it can be concluded that the device is not switched on or that the transmission line is defective. Too much charge results in a device with a faulty input part or in incorrectly connected parts of the city in parallel, or in a short-circuited transmission line or one with excessive leakage currents.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Prüfspannung alsIn a further embodiment of the invention it can be provided that the test voltage as
Spannungssprung an den zentralseitigen Enden der Übertragungsleitung angelegt wird.Voltage jump is applied to the central ends of the transmission line.
Dadurch ist ein genau definierter Übergang vom abgeschalteten in den Prüfzustand durchführbar.This enables a precisely defined transition from switched off to the test state to be carried out.
Gemäß einem weiteren Ausfuhiringsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, daß solange in ständig sich wiederholender Abfolge die Piüfspannung angelegt und die in dieAccording to a further exemplary embodiment of the invention, it can be provided that the test voltage is applied in a continuously repeating sequence and that into the
Übe.rtragungsleitung fließende Ladungsmenge ermittelt wird bis der richtigeThe amount of charge flowing through the transmission line is determined until the correct one
.Anschlußzustand der Übertragungsleitung vorliegt..Connection status of the transmission line is present.
Damit wird eine ständige Überwachung des Anschlußzustandes der Ubertragungsleitung durchgefülrrt, die erst nach dem .Anschließen des peripheren Geräts beendet wird. Die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Meßvorgängen werden vorzugsweise periodisch gewählt werden, es kann aber bei Bedarf auch eine Umschaltung auf manuelle Steuerung derThis ensures constant monitoring of the connection status of the transmission line, which is only ended after the peripheral device has been connected. The time intervals between the individual measuring processes are preferably selected periodically, but it can also be switched to manual control of the if necessary
Zeitabstände vorgesehen sein, um so gegebenenfalls eine genauere Beeinflussung derTime intervals may be provided so as to influence the
Messung zu erreichen, falls es die Montagesituation gerade erfordert. Das entsprechendeTo achieve measurement if the assembly situation just requires it. The corresponding
Prüfpersonal kann den Meßvorgang somit nach Belieben ein- und ausschalten.Test personnel can thus switch the measuring process on and off at will.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die in dieAccording to a further variant of the invention it can be provided that the
Übertragungsleitung fließende Ladung durch Integration des während des Anlegens derCharge flow flowing through integration of the during the creation of the
Prüfspannung zum peripheren Gerät fließenden Stromes gemessen wird.Test voltage to the peripheral device flowing current is measured.
Auf diese Weise kann die in die ubertragungsleitung 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 Meßergebnis auswirken können.In this way, the amount of charge flowing into the transmission line can be measured indirectly via the current, as a result of which interference signals on the transmission line which have a negative influence and which could occur in the case of direct charge measurement cannot have an effect on the measurement result.
Weiters betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Durchfülirung des erfindungsgemäßen Verfal rens, mit der der Anschlußzustand eines peripheren Geräts genau und zuverlässig festgestellt werden kann.The invention further relates to a circuit arrangement for implementing the method according to the invention, with which the connection state of a peripheral device can be determined precisely and reliably.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Einheit zur Erzeugung einesAccording to the invention this is achieved in that a unit for generating a
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 verbundenenVoltage jump and a unit for determining the amount of charge delivered into the transmission line is provided. In a further embodiment of the invention it can be provided that the unit for determining the amount of charge by a unit for generating a voltage proportional to the current flowing to the peripheral device and by a unit connected to this unit
Integrator-Einheit gebildet ist.Integrator unit is formed.
Eine einfache Realisierung gemäß der Erfindung kann darin bestehen, daß die Einheit zurA simple implementation according to the invention can consist in that the unit for
Erzeugung einer dem Strom proportionalen Spannung aus einem Ohmschen Widerstand gebildet ist.Generation of a voltage proportional to the current is formed from an ohmic resistor.
Zur automatischen Detektion des anschlußzustandes eines peripheren Geräts kann weiters vorgesehen sein, daß am Ausgang der Integrator-Einheit der eine Eingang einer Komparator-For automatic detection of the connection status of a peripheral device, it can further be provided that at the output of the integrator unit the one input of a comparator
Einheit angeschlossen ist, welche an ihrem anderen Eingang mit einerUnit is connected, which at its other input with a
Referenzspannungsquelle verbunden ist, über welche der Schwellwert zur Veränderung desReference voltage source is connected, via which the threshold for changing the
Komparatorausganges einstellbar ist.Comparator output is adjustable.
In diesem Zusammenhang kann bevorzugt vorgesehen sein, daß der Integrator aus einem invertierenden Operationsverstärker mit einem Integrierkondensator imIn this connection it can preferably be provided that the integrator consists of an inverting operational amplifier with an integrating capacitor in the
Gegenkopplungszweig gebildet ist.Negative feedback branch is formed.
Um weiters zu verhindern, daß Leckströme durch schlechte Isolation derTo further prevent leakage currents due to poor insulation of the
Übertragungsleitung ein falsches Integrationsergebnis hervorrufen, kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, daß parallel zum Integrierkondensator einTransmission line cause a wrong integration result, can be provided according to a further embodiment that a parallel to the integrating capacitor
Widerstand geschaltet ist.Resistor is switched.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Integrator aus einemIn a further embodiment of the invention it can be provided that the integrator from one
RC-Glied gebildet ist, wodurch sich eine besonders einfache Schaltungsrealisierung desRC element is formed, which results in a particularly simple circuit implementation of the
Integrators ergibt.Integrator results.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestelltenThe invention is described below with reference to the drawings
Ausführungsbeispiele eingehend erläutert. Es zeigt dabeiExemplary embodiments explained in detail. It shows
FigJ ein Blockschaltbild eines ferngespeisten Nachrichtenübertragungssystems mit einer zentralen Stelle, einer Übertragungsleitung und einem peripheren Gerät;FigJ is a block diagram of a remotely powered communication system with a central location, a transmission line and a peripheral device;
Fig.2 eine teilweise Darstellung des Eingangsteils eines peripheren Geräts;2 shows a partial representation of the input part of a peripheral device;
Fig.3 und 4 jeweils ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen3 and 4 each show a block diagram of an embodiment of the invention
Schaltungsanordnung zur Durchfülirung des erfindungsgemäßen Verfahrens;Circuit arrangement for implementing the method according to the invention;
Fig.5 ein Schaltbild einer Ausfu.hrungsfo.rm der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;5 shows a circuit diagram of an embodiment of the circuit arrangement according to the invention;
Fig.6, 7 und 8 den zeitlichen Verlauf der am peripheren Gerät auftretenden6, 7 and 8 the time course of those occurring on the peripheral device
Fernspeisespannung, des dadurch hervorgerufenen Stromes und die Ausgangsspannungen derRemote supply voltage, the resulting current and the output voltages of the
Integrator-Einheit und der Komparator-Einheit der Schaltungsanordnung gemäß Fig.5 bei richtig angeschlossenem peripheren Gerät;Integrator unit and the comparator unit of the circuit arrangement according to Figure 5 with a properly connected peripheral device;
Fig.9, 10 und 11 den zeitlichen Verlauf der Fernspeisespannung, des hervorgerufenenFig. 9, 10 and 11 the time course of the remote supply voltage, the evoked
Stromes und die Ausgangsspannungen der Integrator-Einheit und der Komparator-Einheit der Schaltungsanordnung gemäß Fig.5 bei zu hohen Leckströmen der Übertragungsleitung;Current and the output voltages of the integrator unit and the comparator unit of the circuit arrangement according to FIG. 5 if the leakage currents of the transmission line are too high;
FigJ 2, 13 und 14 den zeitlichen Verlauf der Fernspeisespannung, des hervorgerufenenFigJ 2, 13 and 14 the time course of the remote supply voltage, the evoked
Stromes und die Ausgangsspannungen der Integrator-Einheit und der Komparator-Einheit der Schaltungsanordnung gemäß Fig.5 bei zu geringer Eingangskapazität des peripheren Geräts;Current and the output voltages of the integrator unit and the comparator unit 5 if the input capacity of the peripheral device is too low;
FigJ 5, 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; FigJ 8 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und5, 16 and 17 show the time course of the remote supply voltage, the current generated and the output voltages of the integrator unit and the comparator unit of the circuit arrangement according to FIG. 5 when the input capacity of the peripheral device is too high; 8 shows a circuit diagram of a further embodiment of the circuit arrangement according to the invention and
Fig. 19, 20, und 21 den zeitlichen Verlauf des hervorgerufenen Stromes, der Ausgangsspannung der Integrator-Einheit und der Komparator-Einheit der Schaltungsanordnung gemäß FigJ 8 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 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 Gefälirdung durch die Einwirkung dieser Spannung, da angenommen wird, daß ein Mensch in Vollbesitz seiner körperlichen .Kräfte diese Spannungswerte ohne jegliche Gefalirdung überstehen kann. Es ist daher ohne weiteres möglich, die Fernspeisespannung 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.19, 20 and 21 show the time course of the current produced, the output voltage of the integrator unit and the comparator unit of the circuit arrangement according to FIG. 8 with a correctly connected peripheral device; In Figure 1 a prior art communication system is shown in which a peripheral device, e.g. a district 2, via a transmission line 1 with a central location, e.g. a local exchange 7 is connected. Analog voice signals and / or digital data are transmitted to or received from the local part 2 via a unit 3 at the electoral office. In order to ensure that the district is supplied with power independently of the local conditions, it is remotely supplied via a remote power supply device 20, in many cases the operating supply voltage being below a safety-critical value of e.g. 60 V DC can be. In such a case, during the connection process of such a peripheral device for the assembly personnel, there is no immediate deterioration due to the action of this tension, since it is assumed that a person in full possession of his physical strength can withstand these tension values without any risk. It is therefore readily possible to maintain the remote supply voltage even when the peripheral device 2 is not yet connected. The responsible fitter can therefore connect the district to the transmission line 1 without exposing himself to any further danger.
Da die peripheren Geräte dieser Art in modernen Nachtrichtenübertragungssystemen immer mehr Funktionen übernehmen müssen, steigt die ^schlußleistung dieser Geräte in den letzten Jahren beständig. Wird die Fernspeisespannung nun aber unterhalb der Gefahrdungsgrenze 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 oline Erdbezug vorzusehen. Damit kann aber eine Gefährdung des Montagepersonals nicht mehr ausgeschlossen werden, insbesondere deshalb, weil Gleichspannungen einen höheren Gefälrrdungsgrad in sich bergen als Wechselspannungen vergleichbarer Höhe.Since the peripheral devices of this type have to take on more and more functions in modern message transmission systems, the final power of these devices has been steadily increasing in recent years. If the remote supply voltage is now kept below the hazard limit of 60 V, the supply currents must subsequently be selected higher, which in turn results in an increased voltage drop across the line resistances of the transmission line and thus increased power losses. In order to prevent this, many network operators are proceeding to provide higher remote supply voltages, in individual cases up to + - 135 VDC with earth reference or 270 VDC oline earth reference. However, it can no longer be ruled out that the assembly personnel are at risk, in particular because DC voltages have a higher degree of gradient than AC voltages of a comparable level.
Zur Vermeidung von unerwünschten Stromschlägen wird ein Verfal ren 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 Fernspeisespannung an die Übertragungsleitung 1 angeschlossen wird. In einem zweiten Schritt wird dann erfindungsgemäß eine Prüfspannung, die kleiner als die für den Betrieb vorgesehene Fernspeisespannung 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 Fernspeisespannung auf die Betriebsspeisespannung erhöht. Grundsätzlich wird dabei vor dem ./anschließen des peripheren Geräts keine Fernspeisespannung an der Übertragungsleitung 1 aufrechterhalten. Dadurch sind die peripheren Enden spannungsfrei und die .Anschlußarbeiten können ohne Gefahrdung des Montagepersonals vor sich gehen. Wird der richtige Anschlußzustand festgestellt und sind daher die Anschlußarbeiten korrekt beendet worden, wird die Fernspeisespannung auf den für den Betrieb geeigneten Wert erhöht.To avoid unwanted electric shocks, a procedural method for connecting a device remotely powered from a central point via a transmission line is proposed in a communication system, the first step being peripheral device 2 is connected to the transmission line 1 when the remote supply voltage is switched off. In a second step, according to the invention, a test voltage which is less than the remote supply voltage of the peripheral device 2 intended for operation is then applied to the central ends of the transmission line 1 and the connection state of the peripheral ends of the transmission line 1 by measuring the central side of the transmission line flowing amount of charge determined. In a subsequent third step, the remote supply voltage is increased to the operating supply voltage when the correct connection state of the transmission line 1 is determined. Basically, no remote supply voltage is maintained on the transmission line 1 before the peripheral device is connected. As a result, the peripheral ends are free of tension and the connection work can be carried out without endangering the assembly personnel. If the correct connection status is determined and the connection work has therefore been completed correctly, the remote supply voltage is increased to the value suitable for operation.
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 Eingangsteil 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 ungefäJirlichen Spannungen durchgeführt werden. In Fig.3 und 4 sind jeweils zentralseitige .Anordnungen gezeigt, die für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind. In FigJ ist zu diesem Zweck eine Einheit zur Erzeugung eines Spannungssprunges 10 und eine Einheit zur Bestimmung der in die Übertragungsleitung abgegebenen Ladungsmenge 11 vorgesehen.The input capacitance of the peripheral device 2, which differs significantly from line or other parasitic capacitances, can be determined via the charge measurement. For this purpose, the input part of a local part 2 is depicted in FIG. 2, which is usually formed by a DC-DC converter 5 which, in addition to capacitors 4 and 6, has a bridge rectifier to enable a polarity-independent connection. The capacitances of the capacitors 4 and 6 are substantially larger than the line capacitances of the transmission line 1 and therefore enable a reliable differentiation based on the charge measurement as to whether the device 2 in question is in the correctly connected state or not. The charge measurement can, however, also be carried out at voltages that are not dangerous for humans. 3 and 4 each show central arrangements which are suitable for implementing the method according to the invention. For this purpose, a unit for generating a voltage jump 10 and a unit for determining the amount of charge 11 delivered into the transmission line are provided in FIG.
Die Spannungssprung-Einheit 10 erzeugt einen möglichst steil ansteigenden Spannungssprung auf der Übertragungsleitung 1, um über das zeitliche Verhalten der am peripheren Ende der 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.The voltage step unit 10 generates a voltage step on the transmission line 1 which rises as steeply as possible in order to be able to make a statement about the temporal behavior of the capacitances present at the peripheral end of the transmission line 1. The test voltage is thus applied as a voltage jump at the central ends of the transmission line 1, which is shown in its form on the peripheral device, for example in FIG. 6. The rounded shape of this voltage jump results from the charging process of the input capacitors of the district 2. As can be seen from FIG. 6, the level of the voltage lies in the areas which are harmless to humans.
Die Einheit 1 1 zur Ladungsmessung ist in FigJ 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.The unit 1 1 for charge measurement is connected directly in the current path in FIG. 1, which, however, results in difficulties for practical implementation, since charge measurements in this direct form are very difficult to carry out and are also very susceptible to faults. An advantageous variant is shown in FIG. 4, in which a unit 13 is provided in the current path for generating a voltage proportional to the current flowing to the peripheral device 2, which can be formed, for example, by a, preferably low-ohmic, resistance. This unit 13 is connected at its outputs to an integrator unit 14, which integrates the voltage applied to it and thus generates an output variable proportional to the amount of charge flowing into the transmission line 1.
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.From the amount of charge determined in this way, it is possible to draw conclusions about the capacitance present at the peripheral ends of the transmission line 1 and subsequently to make a statement as to whether the peripheral device 2 is correctly connected or not. In practice, the procedure can now be such that the test voltage is applied in a continuously repeating sequence and the amount of charge flowing into the transmission line is determined until the correct connection state of the transmission line is present. The status of the transmission line ends is thus constantly monitored and an appropriate message is immediately passed on to the test personnel if a positive measurement result is available.
Zur besseren Detel tion 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 Schwell wert 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 Ll 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 Rl gebildet, der an einem Ende mit der zweiadrigen Übertragungsleitung 1 und am anderenFor a better detection of the correct connection state, an input of a comparator unit 15 is also connected to the output of the integrator 14, which is connected at its other input to a reference voltage source U re f, via which the threshold value for changing the comparator output can be set. With the help of the comparator unit it can at least be determined whether the amount of charge flowing into the transmission line 1 exceeds a predeterminable threshold value, which can be determined in such a way that the relatively small line capacities with respect to the input capacities of the peripheral device 2 can be distinguished from the former. This makes it possible to state whether there is an open line end, that is to say an unconnected peripheral device or a connected line end. This distinction can be made with the arrangement according to FIG. 4, as long as no high leakage currents occur on the transmission line 1 due to low insulation resistance or similar effects. Such leakage currents cause a constant charge delivery, which is integrated in the integrator unit 14 as well as the charge of a capacitor. This negative influence on the method according to the invention can be remedied with a circuit arrangement as shown in FIG. 5. Fig. 5 also contains equivalent circuit diagrams for a better understanding of the mode of operation. Thus, the transmission line 1 is approximately represented by a line resistance R8, a line capacitance C5 and a line inductance Ll, while the peripheral device 2, for example a local part of pair gain systems or HDSL units, is represented by an input resistor R9 and an input capacitor C4, leakage currents resulting from the transmission line 1 are included in resistor R9. The unit for generating a voltage 13 proportional to the current is replaced by a low-ohmic resistor Rl formed at one end with the two-wire transmission line 1 and at the other
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.End is connected to a terminal of the unit 10 for generating a voltage jump, which is connected at its other end to the other wire of the transmission line 1.
Die Fig. 6 bis 1 1 geben die zeitlichen Verläufe von vier verschiedenen, realen6 to 11 give the time profiles of four different, real ones
.Anschlußbedingungen wieder, die der besseren Übersichtlichkeit wegen nachfolgend angegeben sind..Connection conditions again, which are given below for better clarity.
Zustand I (Fig.6 bis 8): Das periphere Gerät 2 ist richtig angeschlossen.State I (Fig. 6 to 8): The peripheral device 2 is correctly connected.
Zustand II (Fig.9 bis 11): Die Übertragungsleitung ruft zu hohe Leitungsleckströme hervor.State II (Fig. 9 to 11): The transmission line causes excessive line leakage currents.
Zustand III (FigJ2 bis 14): Das periphere Gerät 2 weist eine zu geringe Eingangskapazität auf oder ist nicht angeschlossen.State III (FigJ2 to 14): The peripheral device 2 has an insufficient input capacity or is not connected.
Zustand IV (FigJ 5 bis 17): Das periphere Gerät 2 weist eine zu hohe Eingangskapazität auf.State IV (FigJ 5 to 17): The peripheral device 2 has too high an input capacity.
Die einzelnen Diagramme zeigen jeweils:The individual diagrams show:
Fig.6, 9, 12, 15 den zeitlichen Verlauf der Spannung VI am Widerstand R9;6, 9, 12, 15 the time course of the voltage VI across the resistor R9;
Fig.7, 10, 13, 16 den zeitlichen Verlauf des Stromes I durch den Widerstand R8;7, 10, 13, 16 the time course of the current I through the resistor R8;
Fig.8, 11, 14, 17 den zeitlichen Verlauf der Spannung V2 am Ausgang eines Integrators Ul und den zeitlichen Verlauf der Spannung V3 am Ausgang eines Komparators U5.8, 11, 14, 17 the time profile of the voltage V2 at the output of an integrator U1 and the time profile of the voltage V3 at the output of a comparator U5.
Der zeitliche Verlauf der Spannung VI 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 Spannungsspiringes zuerst auf seinen Maximalwert, da der zunächst ungeladene Kondensator C4 wie ein Kurzschluß wirkt, mit zunehmender Aufladung sinkt derThe time course of the voltage VI and the time course of the current I are mainly determined by the value of the input capacitance C4. In Fig. 7, the current I rises when the voltage spiral is applied first to its maximum value, since the initially uncharged capacitor C4 acts as a short circuit, and decreases with increasing charging
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 derCurrent and finally reaches the zero value after a period of about 100 ms. The time-dependent current curve could also be used to measure the input capacity of the peripheral device, but this form of measurement is the one
Leitungswiderstand der Übertragungsleitung und die Strombegrenzung derLine resistance of the transmission line and the current limitation of the
Spannungssprung-Einheit 10 stark in den Wertebereich des Stromverlaufes ein und es ergibt sich daher ein relativ großer Toleranzbereich, innerhalb dessen einen richtigerVoltage jump unit 10 strongly into the value range of the current profile and there is therefore a relatively large tolerance range, within which a correct one
.Anschlußzustand zutreffen könnte, wodurch eine genaue Bestimmung dieses.Connection condition could apply, thereby an exact determination of this
.Anschlußzustandes nur schwer möglich ist.Connection status is difficult.
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 OperationsverstärkerThe current curve is converted via the unit 13 into a voltage proportional thereto, which is applied to the input of the integrator unit 14. According to the exemplary embodiment in FIG. 5, this integrator unit comprises an inverting operational amplifier
Ul, der einen Integrierkondensator C3 im Gegenkopplungszweig aufweist.Ul, which has an integrating capacitor C3 in the negative feedback branch.
Um den Einfluß störender Leckströme in der Übertragungsleitung zu beseitigen, ist parallel zum Integrierkondensator C3 ein Widerstand R4 geschaltet, der nach dem Ladevorgang desIn order to eliminate the influence of disturbing leakage currents in the transmission line, a resistor R4 is connected in parallel to the integrating capacitor C3, which after the charging process of the
Eingangskondensators C4 verhindert, daß die aufgrund schlechter Isolation - wie sie etwa bei alten Leitungen vorkommen kann - auftretenden Leckströme einen weiterenInput capacitor C4 prevents the leakage currents that occur due to poor insulation, as can occur, for example, with old lines
Ladungszuwachs bewirken, der dann als zusätzliche Kapazität am Eingang des peripherenCharge increase, which then acts as additional capacity at the entrance of the peripheral
Geräts interpretiert werden würde. Der Widerstand R4 ist so dimensioniert, daß er nach dem vollzogenen Ladevorgang des Eingangskondensators C4 ein Entladen des Integierkondensators C3 bewirkt und damit die Ausgangsspannung des Integrators Ul 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 Uref am Referenzeingang eines die Komparator-Einheit bildenden Operationsverstärkers U5 vorgesehen und dadurch eine Schwellenspannung festgelegt, die in Fig.8 z.B. mit 2,5V eingetragen ist. Zum Zeitpunkt tl überschreitet die Ausgangsspannung des Integrators Ul die festgelegte Spannungsschwelle 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 vorliegt. 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 fallt 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 Zeitpunl t tl 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.Device would be interpreted. The resistor R4 is dimensioned such that it discharges the after the charging of the input capacitor C4 Integierkondensators C3 causes and thus lowers the output voltage of the integrator Ul after reaching a maximum value. Due to the characteristic course of the voltage V2 that occurs in the process, as shown in FIG. 8, the correct connection state of the peripheral device 2 can be detected by the comparator unit 15 connected downstream. For this purpose, a reference voltage U re f is provided at the reference input of an operational amplifier U5 forming the comparator unit, and thereby a threshold voltage is established, which is entered in FIG. 8, for example, at 2.5V. At time t1, the output voltage of integrator U1 exceeds the defined voltage threshold and thus causes the output state of comparator unit 15 to tilt. The integrated charge continues to increase and reaches a maximum value at time t2, at which time input capacitor C4 is in the charged state. The relatively flat gradient after exceeding the maximum output voltage value is determined by the parallel resistor R4, which has a value that is at least a power of ten below the worst possible insulation resistance of the transmission line. Due to the discharge of the integrating capacitor C3, the output voltage V2 of the integrator unit 14 falls below the threshold of 2.5 V and thus causes the output state of the comparator unit 15 to flip again. The time period between times t tl and t3 can thus be further processed by a corresponding logic. Within certain tolerances, the occurrence of this time period can be interpreted as the correct connection of the peripheral device 2.
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.The comparator output state can alternatively be queried at about three times. For example, set the following conditions. At time t = 0, the initial state must be at the low potential, at time t = 100ms at the high potential and at time t = 400ms again at the low potential if a correct connection state is to be present.
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 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.If a state II according to FIGS. 9, 10 and 11 occurs, the query condition for t = 0 and t = 100 ms is fulfilled, but not fulfilled for t = 400 ms. This is caused by the insulation resistance of the transmission line being too low, causing R9 to drop sharply. Due to the leakage currents caused thereby, a constant flow of charge into the transmission line 1 is effected. In such a case, the connection status of the peripheral device cannot be clearly determined; the insulation of the transmission line must first be renewed or other causes of this constant current flow must be eliminated. In any case, there is no proper operating state that would be suitable for starting up the remote supply voltage.
Der in den Fig. 12, 13 und 14 gezeigte Zustand III ergibt bei der Abfrage zum Zeitpunkt t= 100ms keine Überschreitung der Schwellenspannung von 2,5V, 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 Hochfaliren 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 Gefaliren verursachen oder falsch angeschlossene Geräte vor der Zerstörung bewahrt werden.The state III shown in FIGS. 12, 13 and 14 does not result in the threshold voltage of 2.5 V being exceeded when asked at the time t = 100 ms, from which it can be concluded that the peripheral device either has a very low input capacity or that it has it at all not connected or connected incorrectly. With a precise knowledge of the input capacity, it can be clearly established in such a case that the remote supply voltage should not be upgraded to the operating value, since otherwise Danger to the assembly personnel cannot be excluded. This means that open connections of the transmission line cannot cause any danger or incorrectly connected devices can be prevented from being destroyed.
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 Hoch-Zustand 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 Übeitragungsleitung vorliegen.The state IV, which can be seen from the time profiles of FIGS. 15 to 17, relates to an excessively high capacitance of the capacitor C4 which, when queried at the time t = 400 ms, results in a comparator output voltage which is still present in the high state and only drops to the low state after 500ms. This is due to the complete overload of the integrator unit 14, which occurred due to the too high capacitance of the capacitor C4 during the time from t = 50ms to t = 250ms. The too high capacitance of the capacitor C4 can be due to the fact that, for example, two or more peripheral devices 2 were erroneously connected in parallel, commissioning should therefore be prevented since the power supply cannot be guaranteed for both devices or the two devices have an excessive supply current would cause on the transmission line and thus excessive power loss. The input part of the district 2 can, however, also be faulty or there can be a transmission line with excessive leakage currents.
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 ./Vnschlußzustand. An embodiment of the circuit arrangement according to the invention is implemented in FIG. 18, in which the integrator is formed by an RC element. The RC element consists of the resistor R20 and the capacitor C10. The current I caused by the resistor R8 when the peripheral device is correctly connected is shown in FIG. 19 and the voltage curve V2 after integration by the RC element is shown in FIG. Furthermore, the comparator output voltage V3 provides the corresponding detection possibility for the correct ./Vnschlußstatus.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Verfaliren 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 Ubertragungsleitung angeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten Schritt eine Prüfspannung, die kleiner als die für den Betrieb vorgesehene Fernspeisespannung 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 Fernspeisespannung auf die Betriebsspeisespannung erhöht wird.1.Faliren for connecting a peripheral device fed remotely from a central point via a transmission line in a communication transmission system, the peripheral device being connected to the transmission line when the remote supply voltage is switched off, characterized in that in a second step a test voltage which is lower than the remote supply voltage of the device intended for operation, is applied to the central ends of the transmission line and the connection state of the peripheral ends of the transmission line is determined by measuring the amount of charge flowing into the transmission line at the central side, and in a third step if the correct one is determined Connection state of the transmission line, the remote supply voltage is increased to the operating supply voltage.
2. Verfaliren nach .Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfspannung als Spannungssprang an den zentralseitigen Enden der Übertragungsleitung angelegt wird.2. Falsify according to .An Rede 1, characterized in that the test voltage is applied as a voltage jump at the central ends of the transmission line.
3. Verfahren nach Ansprach 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.3. The method according spoke 1 or 2, characterized in that as long as the test voltage is applied in a continuously repeating sequence and the amount of charge flowing into the transmission line is determined until the correct connection state of the transmission line is present.
4. Verfaliren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Übertragungsleitung fließende Ladung durch Integration des während des Anlegens der Prüfspannung zum peripheren Gerät fließenden Stromes gemessen wird.4. Verfaliren according to claim 2 or 3, characterized in that the charge flowing in the transmission line is measured by integrating the current flowing during the application of the test voltage to the peripheral device.
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 (1 1) vorgesehen ist.5. Circuit arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a unit for generating a voltage step (10) and a unit for determining the amount of charge delivered in the transmission line (1 1) is provided.
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. 6. A circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the unit for determining the amount of charge is formed by a unit for generating a voltage proportional to the current flowing to the peripheral device (13) and by an integrator unit (14) connected to this unit.
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.7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the unit for generating a voltage proportional to the current (13) is formed from an ohmic resistor (13).
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 (Uref) verbunden ist, über welche der Schwell wert zur Veränderung des Komparatorausganges einstellbar ist.8. Circuit arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that at the output of the integrator unit (14) one input of a comparator unit (15) is connected, which is connected at its other input to a reference voltage source (Uref), via which the Threshold for changing the comparator output is adjustable.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator aus einem invertierenden Operationsverstärker (Ul) mit einem Integrierkondensator (C3) im Gegenkopplungszweig gebildet ist.9. Circuit arrangement according to claim 6, 7 or 8, characterized in that the integrator is formed from an inverting operational amplifier (U1) with an integrating capacitor (C3) in the negative feedback branch.
10. Schaltungsanordnung nach .Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Integrierkondensator (C3) ein Widerstand (R4) geschaltet ist.10. Circuit arrangement according to .Anspruch 9, characterized in that a resistor (R4) is connected in parallel with the integrating capacitor (C3).
11. Schaltungsanordnung nach Ansprach 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator aus einem RC-Glied (R20, CIO) gebildet ist. 11. Circuit arrangement according spoke 6, 7 or 8, characterized in that the integrator is formed from an RC element (R20, CIO).
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