Brevet FR2470497A1 — publié le 19810529

La présente invention concerne un clavier d'appel de poste téléphonique automatique et notamment un clavier d'appel utilisant un signal composite, somme de deux signaux sinusoïdaux de fréquences vocales différentes servant à localiser l'abonné demandé. Les claviers d'appel à fréquences vocales fonctionnant par pression sur une touche provoquant l'émission simultanée de deux fréquences sont connus et conformes à l'avis Q23 du CCITT. Cependant dans les dispositifs antérieurs la génération de ces fréquences et les différentes commutations utilisaient des procédés de technique numériques. Les techniques numériques sont sujettes à des erreurs en cours de transmission qui sont dues à la bivalence de leurs états de tout ou rien. Le clavier selon la présente invention remédie à cet inconvénient. Dans celui-ci en effet le procédé employé est entièrement analogique. La présente invention a pour objet un clavier d'appel de poste téléphonique automatique comportant un clavier à seize touches apte chacune à mettre en contact une colonne parmi quatre avec une ligne parmi quatre dont les colonnes sont alimentées au travers d'un régulateur de tension et d'un pont de Graëtz mis à la masse, à partir des deux polarités possibles de la ligne téléphonique comportant en amont dudit pont la sonnerie de l'appareil et en aval les circuits de microphone et d'écouteur caractérisé en ce que chacune desdites lignes comporte à l'une de ses extémités un commutateur à transistor apte à relier à la masse une résistance correspondante d'un double oscillateur RC émettant l'une des quatre fréquences inférieures et en ce que chacune desdites colonnes comporte à l'extrémité opposée audit régulateur de tension un commutateur à transistor apte à relier à la basse impédance dudit régulateur une résistance correspondante dudit double oscilla- teur RC émettant en outre l'une des quatre fréquences supérieures, l'émission du groupe des deux fréquences inférieure et supérieure n'étant rendue possible que par le contact de ladite touche, les autres extrémités desdites lignes étant reliées aux entrées non inver- seuses des deux premier et deuxième comparateurs en parallèle dont. les entrées inverseuses sont reliées audit régulateur de tension -2 - et dont les sorties respectives ne constituent l'alimentation en tension positive et négative dudit double oscillateur que lorsqu'une seule touche est enfoncée, lesdits premier et deuxième comparateurs fournissant tous les deux une tension négative inhibitant le double oscillateur lorsqu'aucune touche n'est enfoncée et fournissant tous les deux une tension positive inhibitant le double oscillateur lorsque par mégarde deux touches sont enfoncées à la fois, et en ce qu'un troisième comparateur, recevant sur son entrée inverseuse le signal de sortie dudit premier comparateur, son entrée non inverseuse étant reliée au point milieu de deux résistances disposées entre la masse et ledit régulateur de tension délivre une tension de blocage ou de conduction respectivement selon qu'au moins une touche est enfoncée ou relâchée, à un premier commutateur à transistor disposé dans un premier sens microphone-écouteur vers l'un des fils de la ligne télé- phonique et en ce que ledit premier comparateur délivre une tension de blocage ou de conduction respectivement selon qu'au moins une touche est enfoncée ou relâchée à un deuxième commutateur à transistor disposé en parallèle sur ledit premier commutateur dans le sens inverse audit premier sens. L'invention sera mieux comprise à l'étude de l'exemple donné ci-après en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente un schéma de principe électrique et électronique d'un poste téléphonique automatique et la figure 2 représente un schéma de principe du double oscillateur du clavier d'appel. Sur la figure 1 on voit.une ligne téléphonique à deux fils L et L2. Les bornes L1 et L2 peuvent être portées indifféremment à la polarité positive ou négative pour l'alimentation du poste téléphonique La ligne L1 L2 transmet également le courant alternatif de sonnerie, la sonnerie du poste étant représentée par S avec le condensateur C1 et la résistance R1 ainsi que les courants de conversation produits par le microphone M en parallèle sur le primaire d'un transformateur T et reçus par l'écouteur E en parallèle sur le secondaire du tranforma- teur T. Les contacts K1 et K2 sont mis en oeuvre en posant le combiné téléphonique. Les contacts sont ouverts en position de veille lorsque le combiné est accroché et fermés en position décrochée ou de conversation. Un potentiomètre P permet de régler le courant de ligne. 3- Tous les éléments précités existent sur un poste téléphonique automatique du modèle ancien à cadran électromagnétique fonctionnant grâce à des impulsions calibrées dépendant directement du numéro sélectionné. L'invention consiste à adapter un clavier d'appel à touches engendrant une modulation de fréquence du courant de ligne en branchant celui-ci aux points 10, 20, 30 et 40 aux lieu et place de l'ancien cadran. Entre les points 10 et 40 et la masse est disposé un pont de Graëtz D3, D4, D5, D6 dont la borne de sortie comprise entre D3 et D5 est à un potentiel positif quel que soit le branchement et par conséquent la polarité des fils L1, L2 de la ligne. Ce potentiel est régulé par un régulateur de tension constitué d'un transistor Q9, de la résistance R3 et de la diode Zener D7.. L'émetteur du transistor Q9 délivre une tension régulée à basse impé- dance aux différents organes du clavier d'appel. Cette tension est appliquée d'une part aux résistances R16 à R19 disposées aux extrémités des quatre colonnes d'une matrice de commutation mise en oeuvre par l'enfoncement de ses 16 touches comportant en particulier les chiffres 1 à 9 et 0 et d'autre part aux émetteurs des transistors PNP Q5 à Q8 disposés ainsi que les résistances R20 à R23 aux autres extrémités des quatre colonnes. Les lignes de la matrice de commutation comportent à l'une de leurs extrémités des transistors NPN Qi à Q4 avec leurs ponts de résistance R4 à Ril. 'Les émetteurs des transistors Ql à Q4 sont reliés à la masse. Les autres extrémités des lignes aboutissent au travers des résistances R12 à R15 et des diodes D8 à Dll à un point commun G relié à la masse par la résistance R241'. La tension régulée à basse impédance venant du transistor Q9 est divisée d'une part par un pont R24-R25 de façon à établir une référence X à l'entrée inverseuse (-) d'un comparateur Z1, l'entrée, non inverseuse (+) dudit comparateur Z1 étant reliée au point G et d'autre part, par un pont R26-R27 de façon à établir une référence Y à l'entrée inverseuse (-) d'un comparateur Z2, l'entrée non inverseuse (+) dudit comparateur Z2 étant reliée également au point G. Les ponts R24-R25 et R26-R27 sont ainsi proportionnés que le potentiel de réfé- rence Y est supérieur au potentiel de référence X. Les sorties respec- 4 - tives des comparateurs Z1 et Z2 sont dénommées A et B; A est appliqué à l'alimentation positive V+ d'un double oscillateur 50 des fréquences inférieures FI et supérieures FS commandées sur commutation des tran- sistors Ql à Q4 et Q5 à Q8; B est appliqué à l'alimentation négative V du double oscillateur 50. Sur les sorties A et B est disposé un pont diviseur R30, R31 dont le point milieu fournissant une référence comprise entre les tensions de A et de B est appliqué au + d'un amplificateur linéaire Z3 bouclé sur le - avec un gain égal à une unité. La sortie de l'amplificateur Z3 découplée par les condensateurs C3 et C4 est appliquée au double oscillateur 50 afin de fournir à celui- ci une tension à basse impédance comprise entre V+ et V_. Le double oscillateur 50 comporte deux sorties délivrant deux signaux de fréquence sinusoldale sur deux résistances R36 et R37 reliées à la base du transistor Q13 servant de mélangeur de fréquences et de générateur des fréquences mélangées modulant le courant de ligne par la double liaison avec le pont de Graëtz, d'une part entre le collecteur de Q13 avec le point commun à D3 et D5 et d'autre part à travers la résistance R38 reliée à la masse et communiquant avec le point commun à D4 et à D6. Un comparateur Z4 reçoit sur son entrée inverseuse (-) la tension en provenance de A et sur son entrée non inverseuse (+) une référence prélevée entre des résistances R28 et R29 disposées entre la tension régulée de Q9 et la masse. Une sortie C du comparateur Z4 est portée à un potentiel positif lorsque A est négatif et à un potentiel négatif lorsque A est positif. Ces-résultats sont fonction des valeurs res- pectives de R28 et R29 et des valeurs du pont R24-R25. Les sorties A et C sont branchées aux entrées d'un double commutateur respecti- vement les transistors Q12-Q11 et le transistor Q10. Les transis- tors Q10 et Q1l sont montés en série avec les diodes D12 et D13 et laissent passer le courant dans les deux sens suivant le sens collec- teur-émetteur lorsqu'ils sont saturés. Les résistances R32-R33 associées à la base du transistor Q10 polarisent celle-ci de telle sorte que lorsque la sortie C est négative le transistor Q10 est bloqué et lorsque la sortie C est positive le transistor Q10 est saturé. L'ensemble -5- de transistors Q12-Q11 et les résistances R34 et R35 est monté de telle sorte que lorsque Q12 est saturé Qil est bloqué et vice-versa. Il en résulte que la sortie A négative provoque la saturation de Qil et A positif provoque le blocage de Qil. le double commutateur est disposé entre les bornes 20 et 10. En parallèle sur le double-commutateur est éventuellement disposée une résistance R40, permettant le dosage d'écoute pendant la composition des numéros. Le principe de fonctionnement du clavier est le suivant. 1er cas Bornes L2 + et Li - a) Le combiné est en position de veille. Le combiné étant accroché les contacts K1 et K2 sont ouverts. Seule la sonnerie S peut détecter une modulation de courant au travers du condensateur Ci et de la résistance Ri. b) Le combiné est en position décrochée ou de conversation. Aucune touche 1, 2... 0 n'est enfoncée. Les contacts Ki et K2 sont fermés. Le courant circule depuis la borne L2, traverse la diode D3 et alimente le transistor Q9 et la diode Zener D7. La matrice de commutation est sans action les lignes n'étant pas parcourues par un courant, le point G étant à zéro volt, les transistors Qi à Q4 étant bloqués ainsi que les transistors Q5 à Q8 pour la raison que leurs émetteurs et leurs bases sont au même potentiel. Par contre les amplificateurs différentiels Zl, Z2, Z3, Z4 sont alimentés par le régulateur de tension Q9 ainsi que les points de référence X et Y. Il en résulte qu'en l'absence de touche enfoncée les sorties A et B des comparateurs Z1 et Z2 sont au potentiel négatif. En effet, le potentiel de G est zéro et le potentiel de X est positif. Le poten- tiel de sortie A est au potentiel inverse de celui de l'entrée inver- seuses (-) donc au potentiel négatif. De même pour la sortie B du- comparateur Z2. Puisque les potentiels de A et B sont négatifs le double oscillateur 50 est bloqué car son alimentation V+ est au potentiel négatif. La sortie C du comparateur Z4 est au potentiel positif saturant le commutateur Q10. Celui-ci étant conducteur le courant de conversation circule depuis la borne L2 jusqu'à la borne L1 en passant par le contact K1, le microphone M, le transformateur T donc l'écouteur E, la borne 20, le transistor Q10, la diode D12, la borne 10, le contact K2, le potentiomètre P et la borne L1. - 6 - c) Le combiné est en position décrochée, le numéro est composé, une seule touche est enfoncée à la fois. Par exemple la touche 5 est enfoncée. Au croisement de la ligne et de la colonne de la touche 5 un contact s'établit entre la colonne et la ligne. Le courant d'alimentation fourni par le transistor-Q9 traverse d'une part la résistance R17 et d'autre part la résistance R21 créeant ainsi une différence de potentiel entre l'émetteur et la base du transistor Q6 puisque la colonne en contact avec la ligne est à la masse par la diode D9 et par les résistances R13 et R24. Le transistor Q6 est par conséquent saturé ce qui permet de porter à la basse impédance du transistor Q9 l'extrémité d'une des positions FS commandant le double oscillateur 50. En même temps le courant existant sur la base du transistor Q2 sature celui-ci au travers de la résis- tance R6 et l'une des fréquences FI est générée dans le double oscilla- teur 50 par commutation du transistor Q2 en mettant à la masse l'un des plots FI à travers les collecteur-émetteur du transistor Q2. L'enfoncement d'une touche provoque par conséquent la commutation respective de chacune des deux résistances du double oscillateur 50 autorisant l'émission d'une fréquence FI et d'une fréquence FS. En même temps que cette action, le courant dans la résistance R24'porte le point G à une tension supérieure à la tension de la. référence X qui fait basculer le comparateur Zl dont la sortie A est portée au potentiel positif alors que la sortie B du comparateur Z2 reste au potentiel négatif. La tension de A positif appliquée au V+ du double oscillateur 50 et la tension de B négatif appliquée au V du double oscillateur 50 sont conformes à l'alimentation normale de celui-ci. Les deux fréquences qu'engendre le double oscillateur sont mélangées au travers des résis- tances R36 et R37 par le générateur de courant Q13-R38. Le courant multifréquence ainsi créé dans le collecteur de Q13 module le courant de ligne par dérivation depuis 40 - D3 - Q13 - R38 - masse - D4 - 10 - P et retour à L1. Afin de réaliser l'effet antilocal consistant à limiter le brouillage de l'écouteur E lors d'une émission de deux fréquences le double commutateur Q10-Q1l est bloqué. En effet la sortie A est positive et le transistor Q12 saturé provoque le blocage du transistor Q1l. Par ailleurs la sortie C est au potentiel négatif et le transistor Q10 est bloqué. Ainsi les deux fréquence FI et FS du code sont seules 7- émises pour composer le numéro. d) Le combiné est en position décrochée; fausses manoeuvres pour composer le numéro, deux ou plusieurs touches sont enfoncées à la fois. Cette fausse manoeuvre a pour effet d'augmenter le courant que traverse la résistance R24'.La tension développée au point G devient alors supérieure aux tensions de référence X et Y ce qui entratne les sorties A et B au potentiel positif et la sortie C au potentiel négatif. Il en résulte que le double oscillateur 50 ne peut fonctionner même avec les transistors Qi à Q8 commutés. Comme les sorties du double oscillateur 50 sont aussi au potentiel positif le générateur de cou- rant Q13 consommerait sur la ligne et pour l'éviter la diode D14 reliée à la sortie C bloque le transistor Q13. De plus le double commutateur Q10-Qil est également bloqué. 2ème cas Bornes L2 - et Ll - Le fonctionnement reste identique au 1er cas, sauf pour le chemin du courant ligne en position décrochée ou de conversation. En effet, ce courant ligne ne passe plus par le transistor Q10 à cause du sens de la diode D12 mais passe par le transistor Qll. Le chemin du courant ligne est le suivant: Ll - P - K2 - 10 - Qil - D13 - 20 - T - M - Kl et L2. Sur la figure 2 on voit en détail le double oscillateur 50. Il est réalisé en circuit intégré hybride en couches minces bâti autour d'une plaquette d'amplificateurs opérationnels quadruple 60, 61, 62, 63. Les amplificateurs différentiels 60 et 63 sont identiques et servent respectivement avec les résistances R41 à R50 associées aux condensateurs C4, C5 et les résistances R51 à R60 associées aux condensateurs C6, C7 à réaliser deux filtres actifs à contre réaction multiple. Les fonctions de transfert du deuxième ordre ont pour pôles l'une des fréquences inférieures FI et l'une des fréquences supérieures FS et sont modifiables par la commutation des résistances R44 à R47 à la masse et R54 à R57 à la basse impédance de l'alimentation. Les fréquences FI sont de 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 541 Hz. Les fréquences FS sont de 1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz, 1633 Hz. Les amplificateurs linéaires 61 et 62 ont pour rôle d'assurer -8- un gain en sortie différent pour chacun d'eux, l'amplificateur 62 ayant un gain supérieur à l'amplificateur 61 dans le but de préaccen- tuation des fréquences supérieures. Ils ont aussi pour rôle d'assurer l'inversion de phase nécessaire pour faire fonctionner l'ensemble des amplificateurs 60-61 et 62-63 en oscillateurs. Un double écretage dans le but de stabiliser le niveau des signaux réinjectés par les résistances R41 et R51 est réalisé au moyen des diodes D20 à D23. Les entrées + des amplificateurs différentiels 60-61-62-63 reçoivent leur tension en provenance de Z3, tension intermédiaire entre V+ et V nécessaire pour réaliser la tension de référence. Sa valeur est positionnée de façon à minimiser la consommation de l'alimentation de ligne sans distordre les deux fréquences d'émission. Les tensions d'alimentation des amplificateurs 60-61-62-63 sont V+ et V fournies par les sorties A et B et permettent de commander la mise en route du double oscillateur 50. Les sorties du double oscillateur 50 sont reliées aux résistances R36 et R37. Le clavier d'appel selon l'invention permet par des moyens d'électronique analogique de réaliser les différentes fonctions exigées par ce type d'appareil dont le clavier est interchangeable avec un poste téléphonique usuel sans nécessiter ni équipement extérieur au poste ni alimentation séparée. Les applications sont du domaine des télécommunications télépho- niques. 9 - REVENDICATION Clavier d'appel de poste téléphonique automatique comportant un clavier à seize touches apte chacune à mettre en contact une colonne parmi quatre avec une ligne parmi quatre dont les colonnes sont alimentées au travers d'un régulateur de tension et d'un pont de Graëtz mis à la masse, à partir des deux polarités possibles de la ligne télé- phonique comportant en amont dudit pont la sonnerie de l'appareil et en aval les circuits de microphone et d'écouteur caractérisé en ce que chacune desdites lignes comporte à l'une de ses extrémités un commutateur à transistor apte à relier à la masse une résistance correspondante d'un double oscillateur RC émettant l'une des quatre fréquences inférieures et en ce que chacune desdites colonnes comporte à l'extrémité opposée audit régulateur de tension un commutateur à transistor apte à relier à la basse impédance dudit régulateur une résistance correspondante dudit double oscillateur RC émettant en outre l'une des quatre fréquences supérieures, l'émission du groupe des deux fréquences inférieure et supérieure n'étant rendue possible que par le contact de ladite touche, les autres extrémités desdites lignes étant reliées aux entrées non inverseuses des deux premier et deuxième comparateurs en parallèle dont les entrées inverseuses sont reliées audit régulateur de tension et dont les sorties respectives ne constituent l'alimentation en tension positive et négative dudit double oscillateur que lorsqu'une seule touche est enfoncée, lesdits premier et deuxième comparateurs fournissant tous les deux une tension négative inhibitant le double oscillateur lorsqu'aucune touche n'est enfoncée et fournissant tous les deux une tension positive inhibitant le double oscillateur lorsque par mégarde deux touches sont enfoncées à la fois, et en ce qu'un troisième comparateur, recevant sur son entrée inverseuse le signal de sortie dudit premier comparateur, son entrée non inverseuse étant reliée au point milieu de deux résistances disposées entre la masse et ledit régulateur de tension, délivre une tension de blocage ou de conduction respectivement selon qu'au moins une touche est enfoncée ou relâchée, à un premier commutateur à transistor disposé dans un premier sens microphone-écouteur vers l'un des fils de la ligne téléphonique et en ce que ledit premier - 10 - comparateur délivre une tension de blocage ou de conduction respec- tivement selon qu'au moins une touche est enfoncée ou relâchée à un deuxième commutateur à transistor disposé en parallèle sur ledit premier commutateur dans le sens inverse audit premier sens.