Brevet FR2335115A1 — publié le 19770708

La présente invention concerne un dispositif détecteur d'état d'une ligne de télécommunications à courant porteur comportant un élément photo-émetteur disposé en série dans ladite ligne et un élément photorécepteur couplé a un circuit logique dont les bar- nes de sorties peuvent délivrer deux niveaux différents de tension. Dans l'une de ses principales applications, le dispositif selon l'invention, s'insère dans un système plus vaste appelé "joncteur d'abonné" dont la fonction est d'assurer l'alimentation de la ligne d'abonné en courant vocal et d'adapter les signalisations transmises par la ligne aux signalisations internes du concentra teur. lie développement du traitement électronique de l'information téléphonique a conduit les services techniques de l'administration des P. & T. à établir des cahiers des charges définissant les exigences auxquelles doivent satisfaire les matériels utilisés ss cet effet. C' est ainsi que l'on impose un isolement galvanique élevé entre les lignes proprement dites et les circuits logiques qui leur sont couplés afin de protéger ces derniers des tensions parasites induites qui risqueraient de les détruire. En ce qui concerne le détecteur d'6tat de la ligne, un moyen simple et efficace d'assurer un tel isolement est d'utiliser un photocoupleur dont l'élément émetteur est activé lorsqu'un courant circule dans la ligne Toutefois, les conditions théoriques de détection d'un courant de ligne, a savoir l'absence absolue de courant en position "accroché" et la présence d'un courant de ligne de valeur déterminée en position "décroché", ne se rencontrent pratiquement jamais: en effet, en position "accroché", la ligne est parcourue par de faibles courants vagabonds qui risquent malgré tout d' activer intempestivement le photocoupleur ; par contre, en position "décro- ché", la valeur du courant de ligne peut varier dans d'assez larges limites et atteindre un niveau tel qu'il risque d'être préjudi- ciable a la durée de vie du photocoupleur. Le cahier des charges des P & T définit également les conditions dans lesquelles l'information d'état "décroché" doit être exploité au niveau du joncteur d'ahonné et du central d'inter- connexion 7 c'est ainsi que cette information ne peut apparaître sur les bornes de sortie du dispositif que pendant la durée des impulsions d'échantillonnage interrogeant les joncteurs, et qu'il est parfois souhaitable de l'inhiber. En outre, il peut être souhaitable, dans certaines conditions particulières d'exploitation, que le dispositif détecteur d'état soit apte à discriminer les brèves coupures de courant de ligne dues a la numérotation par le cadran d'appel de celle qui résulte du raccrochage du combiné. Enfin, la procédure usuelle de groupage de plusieurs joncteurs d'abonnés impose que le dispositif détecteur d'étant puisse aise- ment se prêter au multiplexage des informations d'entrée ou de sortie. Un des buts de la présente invention ast de realiser un diSpQ- sitif détecteur d'état de ligne dont les bornes de sortie délivrent un premier niveau logique binaire lorsque le courant de ligne est inférieur à une certaine valeur, et un second niveau logique binaire lorsque ledit courant de ligne est supérieur à une autre valeur. Un autre but de ltinvention est de réaliser un dispositif qui, par la simple adJonction d'un condensateur extérieur, devienne insensible aux coupures de ligne dues a la numérotation par Le cadran d'appel du poste d'abonne. Selon l'invention, le dispositif détecteur d'état d'une ligne de telecommunications a courant porteur comportant un élément pho- to-emetteur dispose en série *ans ladite ligne et un élément photo- récepteur couplai å un circuit logique dont les bornes de scrtte peuvent délivrer deux niveaux différents de tension, est notamment remarquable en ce que l'élément photo-émetteur est raccordé à un circuit de commande muni de deux bornes d'insertion dans la ligne téléphonique, bornes auxquelles sont reliés, d'une part un pont de deux résistances, et d'autre part, respectivement, les électrodes d'émetteur et de collecteur d'un transistor dont la base est connectée tout à la fois au point commun des deux résistances et à l'électrode du type de conductivité opposé de l'élément photo-émetteur, l'autre électrode étant directement réunie à l'une des bornes d'insertion, et en ce que l'élément photo-émetteur est couplé à l'entrée d'un montage basculeur par un réseau a constante de temps asymétrique comportant une diode semiconductrice, une résistance et un condensateur. Avantageusement, une diode semiconductrice est disposée têtebêche avec les électrodes d'émetteur et de collecteur du transis- tor du circuit de commande. La valeur de la résistance disposée en parallele sur lia diode photo-émettrice définit un seuil "bas" de courant de ligne en dessous duquel le photocoupleur n'est pas excité, tandis que le seuil de conduction du transistor définit un seuil"haut" de courant de ligne à partir duquel le courant traversant la diode est constant, le courant excédentaire étant dérive par le transistor. Le temps de réponse du circuit aux établissements et coupures du courant de ligne est quasi instantané en l'absence du condensa- teur extérieur , lorsque ce dernier est en service, Le circuit réagit sensiblement à la même vitesse à l'établissement du courant, mais réagit aux coupures avec un retard qui dépend de la valeur du condensateur. Le circuit détecteur d'état selon l'invention est conçu et réalisé pour répondre aux exigences des systèmes de télécommunications, telles que fiabilité maximale, consommation d'enerqie et dissipation calorifiques très réduites, compacité, etc... La description qui va suivre fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure I représente le schéma synoptique du dispositif détecteur d'état selon l'invention La figure 2 représente le schéma synoptique d'un @oncteur d'abonné incorporant le dispositif détecteur d'état selon l'invention. La figure 3 représente le schéma de principe d'une forme de réalisation en composants discret@ du dispositif détecteur selon l'invention. La figure 4 représente la varlition du courant circulant dans la di@de photo-émissive du dispositif en fonction de la valeur du courant de ligne. La figure 5 représente la courbe caractéristique tension/cou- rant du circuit de commande de la diode photo-émissive du dispo- sitif selon l'invention La figure 6 représente le diagramme logique du dispositif détecteur selon L'invention. La figure 7 représente le schéma de principe d'une variante de réalisation en circuits intégrés de la partie "logique" du dispositif selon l'invention. Sur la figure 1, un circuit I de commande de diode photo émissive est inséré dans une ligne téléphonique L par une borne positive 2 et une borne négative 3. la diode photo-émissive 4 d'un photocoupleur 5 est reliée au circuit de commande l tandis que le phototransistor G dudit photocoupleur est connecté à un circuit basculeur 7 muni d'une borne 8 d'introduction d'une constante de temps de basculement, la sortie du circuit basculeur 7 étant par ailleurs reliée a l'entrée d'un circuit verrouilleur 3. Les circuits 7 et 9 sont connectés Par deux conducteurs 10 et 11 aux bornes positive 12 et négative 13 d'une source de tension Vb, la borne 13 étant par ailleurs réunie à une masse commune 14. Deux entrées auxiliaires du circuit 9 sont reliées respectivement à une borne 15 d'inhibition et à une borne 16 d'échantillonnage, tandis que la sortie est réunie à la base d'un transistor de sortie 17, de type NPN, dont I'émetteur est connecté au conduc- teur négatif 11, le collecteur étant relié à une borne de sortie îa Le dispositif de la figure I fonctionne de la façon suivante -à partir d'un seuil déterminé du courant circulant dans la ligne L, le circuit de commande t excite La diode photo- émissive 4 et le circuit 7 change d'état lorsque le débit du phototransistor 6 est suffisant ; le changement d'état du circuit 7 entraîne la mise en conduction du transistor de sortie 17 si, et seulement si, les bornes d'inhibition 15 et d'éch@ntillonnage 16 du circuit de verrouillage 9 sont portées à des niveaux logiques déterminés. Sur la figure 2, dont les références sont communes avec celles de La figure I, le dispositif selon l'invention est incorporé a un joncteur d'abonné muni d'un transformateur 19, d'un pont d'alimentation de lique 20, d'un dispositif d'émission de courant d'appel 21 et d'une source de courant d'appel 22 La borne 2 du dispositif détecteur d'état est reliée à une extrémité d'un premier enroulement 23 du transformateur 19, l'autre extrémité étant raccordée par l'intermédiaire du dispositif 21 d'émission de courant d'appel a l'une des bores 24 de connexion à la ligne d'abonné. La borne 3 du dispositif détecteur d'état est reliée au pont d'alimentation 20. Une extrémité d'un deuxieme enroulement 25 du transformateur 19 est elle aussi reliée au pont d'alimentation 20 l'autre extrémité étant également raccordée par l'intermédiaire du dispositif 21 à une autre borne 26 de connexion à la ligne d'ahonné. Le transformateur 19 est muni d'un troisieme enroulement 27 dont les extrémités sont raccordées à deux bornes 28 et 29 d'injec- tion ou de prélèvement de signal vocal. Dans le schéma de la figure 2, la ligne en traits interrompus tracés dans la cadre figurant le détecteur d'état selon l'inven- tion, matérialise l'isolement galvanique entre la ligne d'abonné et les autres circuits du joncteur.Le pont 20 procure l'alimenta- tion en courant- continu de la ligne d'abonné, tandis que le transformateur 19 assure l'adaptation de la ligne 24-26 avec le système du traitement du signal vocal connecté aux bornes 28 et 29 de l'en- roulement 27* Des impulsions périodiques d'échantillonnage (EOH) sont appli- quées à la borne 16, tandis que la borne 15 est portée à deux ni veaux différents de tension selon qu'un signal est appliqué ou non depuis la borne (INH) au dispositif 21 d'émission de courant d'appel. Larsque le combiné est en position "accroche" > l'absence de courant, ou la faible valeur du courant parasite éventuel inférieure au seuil d'excitation du photocoupleur, fait que la sortie S reliée à la borne- 18 est portée à un premier niveau logique indiquant l'état "accroché" de la ligne. Lorsque le combiné est décroche il provoque entre les bornes 2 et 3 le passage d'un courant suffisamment intense pour exciter le photocoupleur du détecteur d'état > dans ces conditions, et en l'absence d'un signal à la borne 15, la sortie S passe à un second niveau logique lors de la durée de chaque impulsion d'échantillon- nage, indiquant ainsi l'état "décroché" de la ligne. Le signal d'état de la borne S est ensuite exploité de façan connue par les circuits du central téléphonique, qui peut entre soit du type "spatial", soit du type "temporel". Sur la figure 3, dont les références sont communes avec celles des figures I et 2, le circuit I de commande de la diode photo-émis sive 4 du photocoupleur 5 est inséré par les bornes positive 2 et négative 3 danalaligne L, bornes entre lesquelles sont disposés un transistor 30, de type NPN, une diode 31 et un pont de résistances 32 et 33, l'émetteur du transistor et l'anode de la diode étant reliés à la borne négative 3. Le point commun aux résistances 32 et 53 est réuni tout à la fois à la base du transistor 70 et à la cathode de la diode photoémissive 4, l'anode de cette dernière étant reliée directement à la borne positive 2. Le circuit basculeur T comporte deux transistor 34 et 35, respectivement de type NPN et PN2, l'émetteur du premier étant con necté à la cathode d'une diode zéner 36 dont l'anode est réunie au conducteur négatif 11, et l'émetteur du second étant directement relié au conducteur positif 10. L'émetteur et le collecteur du phototransistor 6 sont reliés directement, l'un au conducteur négatif El, et l'autre tout à la fois à la cathode d'une diode 37 et au conducteur positif 10, à travers une résistance 38. La base du transistor 34 est reunie tout à la foiss à l'anode de la diode 37, au conducteur positif 10 par une résistance 39 et à la borne 8, entre laquelle et le conducteur négatif 11 peut etre dispos un condensateur 400.Le collecteur du transistor 34 est relié au conducteur positif 10 par un pont de résistances 4a et 41 au point commun desquelles est connecté la base du transistor 35 dont le collecteur est réuni à la base du transistor 34 par une résistance 42. Le circuit verrouilleur 9 comporte un transistor inverseur 43, de type NPN, dont la base est reliée au collecteur du transistor 35 par une résistance 44 > l'émetteur étant directement réuni au conducteur négatif 11, tandis que le collecteur est relié d'une part au conducteur positif 10 par une résistance 45 > et d'autre part à la base du transistor de sortie 17. Le collecteur et l'émetteur d'un transistor 46, de type NPN, sont respectivement reliés, le premier à la base du transistor 17, et le second au conducteur negatif Il Deux autres transistors 47 et 48, respectivement de types PNP et NPN, ont leurs émetteurs réunis, le premier au conducteur positif 10, et le second à la borne 16 d'entrée de signal d'échantillonnage ; les collecteurs des transistors 47 et 48 sont respectivement reliés par deux résistances 49 et 50 à la base du transistor 46, les bases des deux transistors précités étant connectées, l'une à la borne 15 par une résistance 51 et l'autre au conducteur positif 10 par une résis- tance 52. Le circuit 1 de commande de la diode photo-emissive fonctionne de la façon suivante : lorsque le courant de ligne circulant entre les bornes 2 et 3 est compris entre une valeur zerc et iL, Cfig. 4Y, ce courant circule en totalité dans les résistances32 et 33 ; en effet, le transistor 30 est bloqué et la diode photaémissive 4 n'a pas atteint la tension de seuil ae conduction en direct. A partir de la valeur iL1 et jusqu'à une valeur iL2, le transister 30 est toujours bloqué, mais la tension de seuil de conduc- tion de la diode 4 étant atteinte, cette dernière conduit, et La tension a ses bornes variant peu, la quasi t3talité du courant excédant iL1 passe par la diode photo-émissive 4 et la résistance 33 selon rme loi de roissance linéaire. A partir de la valeur iL2, la chûte de tension dans la résistance 33 est suffisante pour qLie Le transistor 30 soit porté en régime de conduction et le courant circulant dans la diode photoémissive g plafonne alors une valeur iDm, le débit excédentaire du courant ae ligne IL étant alors absorbé par le transistor 30. Sur la figure 5 on peut voir la variation de la tension V entre les bornes 2 et 3 lors de l'accroissement du courant @L ; entre zéro et iL1, la tension croît rapidement jusqu'à une valeur v1 correspondant au début de la conduction de la diode photoémissive 4. A partir de iL1, l'impédance du circuit 1 est pratiquement égale à la seule valeur de la résistance 33 et la tension croit plus lentement jusqu'à une valeur plafond v2, correspondant au passage en régime de conduction du transistor 30. Le seuil "bas" IL est déterminé par la valeur de la résis- tance 32, tandis que le seuil "haut" iL2 résulte des caractéristiques du transistor 30 ainsi que de la valeur de Ia résistance 33. La diode 31 a pour fonction de protéger le circuit 1 en cas d'inversion accidentelle de polarîté entre les bornes 2 et 3. Les circuits basculeur 7 et verrouilleur @ fanctionnent de la façon suivante -en l'absence d'excitation du photocoupleur 5 corres pondant à un courant ligne inférieur a iL1, sait par convention un niveau "0" (combiné "accroché", fig. 6a) les transistors 34, 35 et 43 sont saturés, ce qui a pour effet de bloquer le transistor 17 dont la borne de sortie 18 prend le niveau "1" correspondant à l'état de ligne "accroché" .(fig. 6d) ; cette indication ne peut en aucun cas être modifiée par un quelconque niveau de tension appliqué aux bornes 15 et 16 (fig. 6b et 6c). Lorsque le photocoupleur 5 est excité, le débit du phototransistor 6 a pour effet de rendre la cathode de la diode 77 et partant, la base du transistor 34 plus négatives.Pour une valeur de courant IL voisine de iL2 > soit par convention, un niveau "1" (fig. 6a), le transistor 34 se bloque, ce qui entraîne également le blocage des transistors 55 et 43 ; en faisant abstraction5 pour l'instant, de la présence du transistor 46 > le transistor 17 se sature et la harne 18 prend un niveau "0" correspondant à l'état de ligne "décroché". Lorsque l'abonné raccroche le combiné, le courant IL retombe à un niveau wO" (fig. 6a), ce qui désexcite Le phototransistor G faisant ainsi remonter la tension de base du transistor 34 ; les transistors 34 et 35 se saturent alors énergiquement' en raison de la présence de la résistance de rétro-couplage 42 entaînant à leur tour la saturation du transistor inverseur 43 et le blocage au transistor 17 dont la borne de sortie 18 reprend alors le niveau "1" initial. Du fait de la présence de la diode 37 dans le circuit de base du transistor 34, la tension d'émetteur de ce dernier est relevée par la diode zéner 36 afin d'assurer son blocage. Le transistor 17 ne peut prendre l'état "saturé" que si le transistor 46 est bloqué ; pour cela il faut que le transistor 47 soit également bloqué, ce- qui se produit lorsque la borne 15 est à un niveau "1", c'est-à-dire sensiblement au + Vb ; le blaage du transistor 46 ne peut également etre effectif que si la borne 16 est à un niveau "0" ; dans le cas contraire, en effet, la base du transistor 46 est alimentée en courant depuis le + Vb à travers la résistance 52, la diode bas-e-collecteur du transistor 48 et la résistance 50. On peut voir, dans ces conditions, que le transistor 17 ne peut délivrer sur la borne de sortie 18 un signal "0" caractéristique de l'état de ligne "décroché" (fig 6d) que simultanément en présence d'un courant de ligne "1" (fig;6a) d'un signal d'échantillonnage "0" (fig. 6b) et d'un signal d'inhibition (fig. 6c). La résistance de collecteur du transistor 17, normalement reliée au + Vb, a été omise sur les schémas des figures 1 et 3, car elle est extérieure au circuit et peut etre commune à plusieurs dispositifs détecteurs d'état. L'explication de fonctionnement donnée ci-dessus ne tient pas compte de la présence éventuelle du condensateur 400 disposé entre la borne 8 et le conducteur 11 ; en l'absence de ce condensateur, le temps de réponse du dispositif est quasi instantané du fait de l'absence de tout autre élément capacitif dans le circuit et le dispositif réagit aux coupures hrèves de courant IL causées par la manoeuvre du cadran de numérotation au poste d'abonné. Toutefois, si dans certaines conditions d'exploitation, il est désirable que la détection d'état "accroché" ne puisse s 'efec- fectuer qu'un certain laps de temps après que l'abonné n'ait reposé le combiné sur l'appareil, ceci afin de discriminer les cou- pures périodiques de courant de ligne dues à la numérotation de celle due au raccrochage, il importe par contre, que la signalisation de décrochage puisse s'effectuer sans retard sensible Le condensateur 400, en liaison avec la diode 37 et la résistance 39, permet d'obtenir ce résultat. Lors du décrochage du combiné, le condensateur 400, chargé à travers la résistance 39, se décharge en un temps très court, tout à la fois à travers la diode 37 et la faible résistance du trajet collecteur-émetteur du phototransistor 6, et le blocage du transistor 34 intervient presque instantanément ; lors d'une rupture du courant IL, la tension de cathode de la diode 37 remante hrusquement à + Vb et le condensateur 400 se charge alors lentement à travers la résistance 39.Si le rétablissement du courant IL intervient avant que la tension de charge du condensateur 400 ne soit suffisante pour saturer le transistor 34, ledit condensateur se déeharge de nouveau et le montage ne bascule pas Il suffit dans ces conditions de choisir une constante de temps R 39 C 400 suffisamment longue pour que le disposititf indique en permanence l'état "acroché" en dépit des- coupures du courant IL dues à la numérotation. Il est bien évident qu'un tel système suppose qu'un dispositif d'exploitation de la fonction "numérotation" soit mis en oeuvre parallèlement au dispositif détecteur d'état. Sur la figure 7, dont les références sont communes avec celles des flgures 1, 2 et 3, les fonctions des circuits basculeur 1 et verrouilleur 9 sont assurées par un circuit intégré comportant six amplificateurs inverseurs identiques 53, 54 > 55 > 56, 57 et 58. L'entrée du premier amplificateur 53 est connectée à l'anode de la diode 37, la sortie étant couplée par une résistance 59 à l'entrée du deuxième amplificateur 54 monté en cascade avec le troisième amplificateur 55, la sortie du troisième et l'entrée du deuxième étant reliées par une résistance de réaction 60, tandis que la sortie de l'amplificateur 55 est couplée par une résistance 61 à la base du transistor 17. L'entrée du quatrième amplificateur 56 est reliée à la borne 15, tandis que la sortie est couplée à la base du transistor 46 par une résistance 62. Les cinquième et sixième amplificateurs 57 et 58 sont montés en cascade, l'entrée du cinquième étant reliée à la borne 16 et la sortie du sixième étant couplée à la base du transistor 46 par une résistance 63. Dans le montage de la figure 7, la fonction "bascule" eEt assurée par les deux amplificateurs inverseurs 54 et 55 rétro-couplés par la résistance 60, le niveau logique convenable étant obtenu au moyen de l'amplificateur d'entrée 53. Les entrées 15 d'inhibition et 16 d'échantillonnage sont cou- plées à la base du transistor 46, l'une par un simple inverseur 56 et l'autre par deux inverseurs 57 et 58 en cascade ; de cette fa çon, le transistor 46 est maintenu bloqué pour un niveau "l" à la borne 15 et pour un niveau "0" à la borne 16, ctest-S-dire les seuls niveaux autorisant le passage en saturation du transistor de sortie 17 en présence d'un courant de ligne IL - REVENDICATIONS 1.- Dispositif détecteur d'état d'une ligne de télécommuni cations à courant porteur comportant un élément photo-émetteur disposé en série dans ladite ligne et un élément photorécepteur couplé à un circuit logique dont les bornes de sortie peuvent délivrer deux niveaux différents de tension, caractérisé en ce que l'élément photo-émetteur est raccordé à un circuit de commande muni de deux bornes d'insertion dans la ligne téléphonique, bornes auxquelles sont rellés d'une part un pont de deux résistances2 et d'autre part, respectivement les électrodes d'émetteur et de collecteur d'un transistor dont la hase est connectée tout à la fois au point commun des deux résistances, et à l'électrode du type de conductivité opposé de l'élément photo-émetteur, l'autre électrode étant directement réunie à l'une des bornes d'insertion et en ce que l'élément photorécepteur est couplé à l'entrée d'un montage basculeur par un réseau à constante de temps asymétrique comper- tant une diode semiconductrice, une résistance et un condensateur. 2.- Dispositif détecteur d'état selon la revendication I, caractérisé en ce qu'une diode semiconductrice est disposée têtebêche avec les électrodes d'émetteur et de collecteur du transistor du circuit de commande. 3.- Dispositif détecteur d'état selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le condensateur du réseau à constante de temps est disposé de façon amovible à l'extérieur du circuit. 4.- Dispositif détecteur d'état selon l'ensemble des revendications i à 3, caractérisé en ce que la sortie du circuit bas- culeur est couplée à l'entrée d'un circuit dit de "verrouillage" muni d'une borne d'entrée de signaux d'inhibition et d'une borne d'entrée de signaux d'échantillonnage. 5.- Dispositif détecteur d'état selon l'ensemble des revendications 1 à 4, @aractérisé en ce qu'il est réalisé en éléments discrets. 6.- Dispositif détecteur d'état selon l'ensemble des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de commande d'une part. et les éléments photorécepteur, basculeur, de verrouillage e de sortie d'autre part, sont réalisés scus la forme de circuits intégrés monolithiques. 7.- Dispositif détecteur d'état selon l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la résistance d'émetteur du transistor de sortie est disposée extérieurement au circuit.