Brevet FR2500699A1 — publié le 19820827

La présente invention concerne des circuits téléphoniques et, plus particulièrement, un appareil destiné à réduire la consommation en alimentation pour certaines lignes d'abonnés. Normalement, un central de commutation téléphonique ou central PBX fournit le courant d'alimentation à la ligne d'abonné, pratique- ment en appliquant une tension de 48 V entre fils de pointe et de nuque. Au central de commutation ou au standard PBX, il est prévu un appareil pour détecter le courant de ligne, afin de déterminer l'état raccroché ou décroché de la ligne. Comme le poste téléphonique d'abonné à l'extrémité de la ligne chez l'abonné a une résistance relativement élevée à l'état raccroché et une résistance faible à l'état décroché, une augmentation importante du courant de boucle indique que le poste d'abonné est décroché. Cependant, il y a souvent une petite consommation de courant à l'état raccroché due à des fuites en ligne, etc. Les lignes d'abonnés reliées à un central de commutation ou un standard PBX ont des résistances qui peuvent être très différentes les unes des autres. Un poste téléphonique d'abonné raccroché qui est relié à une ligne courte a pratiquement une résistance faible, par exemple 200 ohms ou moins, tandis qu'une ligne longue en série avec le poste a souvent une résistance de plusieurs cetaines d'ohms ou même qui dépasse un millier d'ohms. En clair, le courant consommé par une ligne longue est sensiblement moindre que celui consommé par une ligne courte. Come l'appareil normalisé de détection de décrochage doit détecter les variations de courant pour le cas d'une ligne longue à consommation de courant faible, on gaspille beaucoup de courant dans le cas des lignes courtes. L'appareil, suivant la présente invention, est destiné à détec- ter un grande valeur de courant en état décroché et pour automatique- ment réduire le courant de ligne, en économisant ainsi de l'énergie. L'économie d'énergie n'est pas seulement souhaitable pour réduire le coût en énergie, mais également pour réduire les contraintes en matière d'alimentation et en permettant ainsi des réductions en dimensions en en coût des composants de l'alimentation. La réduction obtenue en énergie et en encombrement est importante pour les systè- mes PABX miniatures, récemment conçus, non seulement sur le plan taille, mais aussi pour aider à surmonter les contraintes concernant la dissipation de chaleur. Suivant la présente invention, le courant de fonctionnement tiré de la source d'alimentation par la ligne d'abonné au-dessus d'un seuil prédéterminé est détecté et, en conséquence, une source d'ali- mentation de tension plus faible est connectée à la ligne à la place de la source d'alimentation initiale, réduisant ainsi le courant tiré par la ligne. Une fois que l'intensité du courant a été réduite au-dessous d'un second seuil plus faible que le premier, la source d'alimentation de tension plus forte est reconnectée. Le premier seuil plus élevé est établi à un niveau de courant pour ligne décrochée correspondant à l'intensité pour une boucle courte déterminée arbitrairement, avec une tension de ligne normale, c'est à dire 48 V. Quand le décrochage survient avec une intensité de courant supérieure à ce seuil, on applique, de préférence, une alimentation à 28 V à la ligne d'abonné, réduisant ainsi l'intensité du courant dans celle-ci. Cependant, pour des boucles longues, le décrochage entraîne une intensité de courant qui est au-dessous de ce suil et, donc, on main- tient l'alimentation à tension plus élevée. Quand l'abonné raccroche, le courant de ligne tombe à un niveau inférieur au second seuil de courant, ce seuil étant établi pour le niveau de tension élevé de l'alimentation; le courant de ligne sera évidemment bien inférieur avec l'alimentation basse tension connectée au circuit de ligne. A la détection d'un niveau de courant de ligne inférieur au second seuil, on reconnecte-l'alimentation haute tension à la ligne d'abonné. En clair, pour une résistance faible, c'est à dire une ligne d'abonné courte, on obtient une économie sensible de courant en utili- sant le circuit de l'invention. D'une manière générale, le circuit d'économie d'alimentation, suivant l'invention, comprend un appareil pour alimenter une ligne soit à partir d'un source haute tension, sois à partir d'une source basse tension, un appareil pour détecter l'intensité de courant dans la ligne qui est supérieure à un premier niveau prédéterminé de 3 courant, quand 'la source haute tension est reliée à la ligne, et un appareil pour commuter la source basse -tension à la ligne à la place de la source haute tension à la détection d'une telle intensité a ' 2500699 supérieure. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ain- si que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la des- cription suivante d'un exemp3le de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: La Fig. 1 est un diagramme utilisé pour illustrer les principes de fonctionnement du circuit suivant l'invention, et la Fig. 2 est le schéma d'un exemple de réalisation préféré du circuit suivant l'invention. A la Fig. 1, on a montré les niveaux de courant associés à l'alimention normale d'une ligne. Cette alimentation normale applique pratiquement - 48 V au fil de nuque, à travers une résistance d'adaptation, par exemple de 225 ohms, le fil de pointe étant à la terre à travers une résistance de 225 ohms, ce qui complète le circuit. Différentes longueurs de lignes entraînent évidemment diffé- rents niveaux de résistance, à l'état décroché, soit pratiquement des niveaux variables dans la zone a. Des boucles relativement courtes, par exemple d'une résistance de 500 ohms, entraînent une intensité consommée d'environ 50 mA, ou même plus. Ce niveau est représenté par le ligne 1 en traits tirets et est, ici, cosidéré comme un niveau de seuil. Si le poste téléphonique décroché représente 200 ohms, cela représente environ 300 ohms d'un câble de ligne. Si le câble est un câble de référence 26 AWG, cela représente 1,25 km de longueur. Un second niveau de seuil 2 représente l'état raccroché, les courants de ligne au-dessous de ce niveau étant considérés comme représentant l'état raccroché. Un détecteur de courant qui, au cen- tral ou dans le standard PBX, détecte un courant au-dessous de 15 mA, indique l'état raccroché. Les courants de lignes d'abonnés qui pratiquement passent dans les lignes à l'état raccroché sont dans la zone b, ces courants étant généralement dûs aux pertes en ligne. Suivant la présente invention, à la détection d'un courant de ligne au-dessus du premier suil, l'alimentation est commutée à un ni- veau plus faible, par exemple - 28 V. Cela fait tomber le courant d'une ligne décrochée dans une zone c qui normalement sera au-dessous du seuil 1. On peut voir que l'intensité consommée est sensiblement réduite et, donc, les contraintes correspondantes de l'alimentation sont de même réduites. L'état de haute intensité, au-dessus du seuil 1, ne se rencontrera bien sûr que pour une longueur de ligne courte, c'est à dire à une résistance faible. Cependant, la quantité de cou- rant qui est consommée avec l'alimentation basse tension est encore suffisante pour être au-dessus du seuil 2, si bien qu'il n'y a virtuellement aucune possibilité de confusion d'un niveau de courant d'une ligne longue décrochée avec le second niveau d'état raccroché, qui est, comme on l'a mentionné plus haut, d'environ 15 mA. Quand l'abonné raccroche, le courant dans sa ligne tombe à un niveau se trouvant dans la zone d. Suivant la présente invention, on détecte que le courant est tombé sous le niveau 2 et on rétablit la - connexion de l'alimentation haute tension, si bien que le courant de la ligne remonte dans la zone b, o il signale que la ligne est libre. La Fig. 2 est un schéma d'un exemple préféré de réalisation du circuit suivant l'invention. Les fils de pointe T et de nuque R de la ligne d'abonné sont reliés, à travers des résistances d'adaptation 3 et 4, pratiquement de 225 ohms chacune, d'une part à la terre et, d'autre part, à la borne d'une source d'alimentation de - 48 V. Toutefois, le fil allant du fil R à la borne du - 48 V est interrompu et passe par le circuit source-drain ou source-plaque d'un dispositif à effet de champ VMOS 5. La grille du dispositif 5 est reliée à la borne de - 48 V par une résistance de polarisation 6. Le point commun entre le dispositif 5 et -la résistance 4 est relié à l'anode d'une diode 7 dont la cathode est reliée à la borne *d'une source d'alimentation de - 28 V. En fait, on peut utiliser d'au- tres sources de tension qu'une source à - 48 V, tout en obtenant les avantages du circuit de l'invention. La grille du dispositif 5 est encore reliée au collecteur d'un transistor 8, par une résistance 9. L'émetteur du transistor 8 est relié à une source d'alimentation de + 5 V. La base du transistor 8 est reliée, par une résistance 11, à la sortie Q d'une bascule bistable 10. Les fils T et R sont respectivement reliés, par des résistances de grande valeur 12 et 13, par exemple adaptées à 200 kilohms chacune, aux entrées d'un amplificateur différentiel 14. Le point commun entre la résistance 13 et l'entrée non inverseuse de l'amplifi- cateur différentiel 14 est relié à la terre par une résistance 15, tandis que le point commun entre la résistance 12 et l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel 14 est relié, par une résistance 16, à la source d'alimentation qui est reliée à la résistance 4, les résistances 15 et 16 servant à adapter les résistan- ces 12 et 13. D'une manière connue, l'entrée non inverseuse de l'amplifica- teur différentiel 14 est reliée la terre par une résistance 17, tandis qu'une résistance 18 relie son entrée inverseuse à sa sortie. Les résistances 17 et 18 doivent de valeurs égales, soit environ le dixième de la valeur de la résistance 12. La sortie de l'amplificateur différentiel 14 est reliée aux pre- mières entrées de deux comparateurs 19 et 20. La seconde entrée du comparateur 19 est reliée à une source de tension de, par exemple, 2,25 V et la seconde entrée du comparateur 20 est reliée à une source de tension de, par exemple, 0,675 V. La sortie HI du comparateur 19 est reliée à l'entrée de mise au travail S de la bascule 10 et la sortie OFHK du comparateur 20 est reliée, par un inverseur 21 à l'entrée de mise au repos R de la bascule 10. Le fonctionnement du circuit de la Fig. 2 est le suivant. Le dispositif VMOS 5 étant passant, le courant de la source de - 48 V est appliqué, par la résistance 4, au fil de nuque R, puis revient, vers l'alimentation, par le fil de pointe T, la résistance 3 et la terre. Quoique l'on préfère utiliser un dispositif VMOS comme moyen de commutation, on peut y substituer d'autres formes de moyens de commu- tion, par exemple des contacts de relais, d'autres formes de contact à état solide, etc. Dans le circuit décrit, quand la tension sur la grille du dispositif à effet de champ VMOS 5, soit la tension de déclenchement, est supérieure à - 48 V, par exemple d'environ + 5 V, son circuit sourceplaque conduit et la tension de - 48 V est appliqué à la ligne d'abonné. Dans l'autre cas de polarisation, la tension moins élevée de - 28 V est appliquée à la ligne d'abonné. Un dispositif VMOS a l'avantage d'avoir un circuit de conduc- tion capable de traiter les courants de deux polarités, ce que, par exemple, un transistor NPN ne peut faire. Le reste du circuit montré est adapté pour détecter si le courant de ligne est au-dessus ou au-dessous des niveaux des seuils mentionnés ci- dessus et pour contr8ler la tension de déclenchement à appliquer à la grille -du dispositif VMOS 5. L'amplificateur différentiel 14 convertit le niveau de courant détecté passant dans les fils de pointe et de nuque en une tension qui est appliquée au comparateur de détection de seuil de courant élevé 19 et au comparateur de détection de seuil de décrochage 20. La tension de sortie de l'amplificateur différentiel 14, en considérant des résistances ayant les valeurs indiquées plus haut, varie de 45 mV par mA de courant de boucle. Si le courant de ligne est inférieur à, par exemple, 15 mA, la tension de la sortie du comparateur 20 est basse, c'est dire prend un niveau bas qui est inversé par l'inverseur 21 et, donc, une tension de niveau haut est appliquée à l'entrée de mise au repos R de la bascule 10. Il en résulte une tension de niveau bas à la sortie Q de celle-ci, donc que le transistor 8 est passant et, enfin, qu'une tension d'environ + 5 V est appliquée à la grille du dispositif VMOS 5. Ainsi, le dispositif VMOS 5 conduit ce qui entraîne l'application d'une tension d'environ - 48 V au fil de nuque, comme on l'a décrit plus haut. En conséquence, à l'état raccroché o on a moins de 15 mA de courant dans la ligne d'abonné, c'est à dire ou on est au-dessous du seuil 2 de la Fig. 1, la tension d'alimentation est commutée au niveau élevé et l'intensité passe dans la zone b de la Fig. 1. Cependant, si le niveau du courant de ligne dépasse 50 mA, c'est à dire dépasse le seuil 1 de la Fig. 1, une tension supérieure à 2,25 V est appliquée au comparateur 19 par l'amplificateur différen- tiel 14 et on a un niveau de sortie haut sur le fil HI qui est relié à l'entrée de mise au travail S de la bascule 10. Il en résulte que la bascule 10 applique une tension positive de niveau haut à sa sortie Q. ce qui inverse la polarisation de la jonction base-émetteur du transistor 8 qui se trouve bloqué. Le dispositif VMOS 5 est commuté au repos et se bloque, si bien que c'est la source de - 28 V qui se trouve reliée au fil R, par la diode 7 et la résistance 4, comme on l'a mentionné ci-dessus. Il faut noter que les lignes téléphoniques longues peuvent absorber des courants longitudinaux importants. Le dispositif VMOS, ou un relais, peuvent fournir la puissance en présence de ces courants. Quand le circuit est commuté à l'état basse tension, la diode 7 ne peut pas absorber ces courants longitudinaux, mais comme la diode ne sert que pour des boucles courtes, il est peu vraisemblable qu'elle ait à supporter ces courants. Si la commutation est effectuée par un microcalculateur, dans les rares exceptions ou des courants longitudinaux importants sont présents dans une boucle courte, il peut laisser le circuit à l'état alimentation haute tension. On a ainsi montré que l'appareil pouvait détecter un niveau de courant supérieur au seuil supérieur 1 et que, dans ce cas, il reliait l'alimentation basse tension à la ligne, réduisant ainsi considérablement l'intensité à fournir par l'alimentation du central ou du standard PBX. On comprendra, bien sûr, que l'homme de l'art pourrait utiliser d'autres détecteurs de courant que ceux décrits ici. Ces détecteurs peuvent fonctionner avec un, microprocesseur qui enverrait un signal de déclenchement au contact, pouvant être le dispositif VMOS décrit ou un autre type de contact. De plus, la forme du circuit de commuta- tion d'alimentation décrit, c'est à dire la combinaison d'un disposi- tif VMOS et d'une diode, peut être remplacée par un autre circuit convenable. On doit bien réaliser que l'aspect essentiel de l'invention est la reconnaissance d'un courant supérieur à un niveau prédéterminé dans un circuit, ce qui signifie une résistance de ligne faible, puis la comutation d'une source à tension plus basse appliquée au circuit. L'alimentation haute tension est recommutée à la place de l'autre quand on détecte que le courant de ligne est tombé au-dessous d'un second niveau prédéterminé plus faible. REVENDICATIONS 1) Circuit d'économie d'énergie caractérisé en ce qu'il com- porte: (a) un moyen pour alimenter alternativement une ligne à partir d'une source à haute tension ou à partir d'une source à basse tension, (b) un moyen (19) pour détecter un courant dans la ligne supérieure à un premier niveau de courant prédéterminé (1), et (c) un moyen pour commuter la source à basse tension à la place de la source à haute tension à la détection dudit courant supérieur. 2) Circuit d'économie d'énergie caractérisé en ce qu'il com- prend: (a) un moyen pour appliquer du courant à une ligne à partir d'une source à basse tension à travers une diode (7), ladite diode (7) ayant sa cathode reliée à la borne négative de la source à basse tension, (b) un moyen pour appliquer à la ligne (R) à partir d'une source à haute tension à travers un moyen de commutation (5), la borne négative de la source à haute tension étant reliée à l'anode de la diode (7), de manière que la diode (7) soit polarisée en inverse quand le moyen de commutation (5) est fermé, les bornes positives des deux sources étant reliées au circuit de retour (T) de courant de la ligne, (c) un moyen (19) pour détecter un courant dans la ligne supérieur à un premier niveau de courant prédéterminé, et (d) un moyen (10, 8) pour commuter le moyen de commutation à l'état ouvert à la détection dudit courant supérieur audit premier niveau de courant prédéterminé (1), de manière que ladite diode (7) devienne polarisée en direct pour relier la cource à basse tension à la ligne. 3) Un circuit suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de commutation (5) est un dispositif VMOS à effet de champ dont le circuit source-plaque est monté entre la source à haute tension et la ligne (R), et dont la grille est reliée à une source de signaux de commutation (10, 8) commandée par le moyen de détection de courant (19). 4) Circuit suivant l'une des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce qu'il comprend encore un moyen (20) pour détecter un courant dans la ligne inférieur à un second niveau de courant prédéterminé (2) inférieur au premier niveau de courant prédéterminé (1) et un moyen (5) pour commuter la source à haute tension à la ligne à la détection d'un tel courant inférieur. 5) Circuit suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite grille est reliée à une sortie d'une bascule (10), une entrée (S) de la bascule étant reliée à la sortie du moyen de détection dudit courant supérieur et en ce qu'il comporte encore un moyen (20) pour détecter un courant dans la ligne inférieur à un second niveau de courant prédéterminé (2) inférieur audit premier niveau de courant prédéterminé (1), dont la sortie est reliée à une seconde entrée (R) de la bascule (10) pour commuter le moyen de commutation (5) fermé à la détection du courant inférieur au second niveau de courant pré- déterminé (2). 6) Circuit d'économie d'énergie comprenant: (a) un circuit de ligne d'abonné comportant un fil de pointe (T) et un fil de nuque (R), (b) une paire de résistances (3, 4), dont chacune a une première borne respectivement reliée au fil de pointe (T) ou de nuque (R), la seconde borne de la première résistance étant reliée à une borne de tension commune, caractérisé en ce qu'il comprend encore: (c) une diode (7) dont l'anode est reliée à la seconde borne de la seconde résistance (4) et dont la cathode est reliée à une première alimentation fournissant un premier niveau de tension, (d) un moyen de commutation de courant bipolaire (5) reliant le seconde borne de la seconde résistance (4) à une seconde alimentation fournissant un niveau de tension plus élevé que celui de la première alimentation, (e) un premier moyen (20) pour détecter un courant de ligne dans ledit de circuit de ligne inférieur à un premier niveau prédéter- miné (2) et pour faire fermer le moyen de commutation (5) pour appliquer le niveau de tension le plus élevé à la ligne, et (f) un second moyen (19) pour détecter un courant de ligne dans ledit circuit de ligne supérieur à un second niveau prédéterminé (1) et pour empêcher le moyen de commutation (5) de se fermer en appliquant ainsi le niveau de tension plus faible à la ligne. 7) Circuit suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de commutation (5) est un dispositif VMOS. 8) Circuit suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le niveau de tension faible est de -28 V et le plus élevé de - 48 V. 9) Circuit suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une bascule (10) ayant une entrée de mise au travail, une entrée de mise au repos et une sortie 0, la sortie du second moyen de détection (19) étant reliée à l'entrée de mise au travail (S), la sortie du premier circuit de détection (20) étant reliée à l'entrée de mise au repos (R), et la sortie Q étant reliée, par un transistor de puissance (8), à la grille du dispositif VMOS (5).