Brevet FR2664781A1 — publié le 19920117

DISPOSITIF POUR LA COMMUTATION D'UN SIGNAL D'APPEL ALTERNATIF CADENCE SUR UN POSTE TELEPHONIQUE RELIE A UN AUTOCOMMUTATEUR La présente invention concerne un dispositif pour la commutation d'un signal d'appel alternatif cadencé sur un poste téléphonique relié à un autocommutateur avec arrêt immédiat de la sonnerie du poste lors de son décrochement. Elle s'applique au domaine de la téléphonie et elle est plus particulièrement destinée à équiper les joncteurs d'abonné des autocommutateurs électroniques privés ou publics. Un autocommutateur est une installation de commutation d'abonnés permettant de relier localement un certain nombre de postes téléphoniques à un nombre plus restreint de lignes. Pour ce faire, chaque poste téléphonique est supervisé par un joncteur d'abonné ayant pour fonction principale d'assurer l'alimentation microphonique du poste téléphonique qu'il supervise (courant continu) Par ailleurs, le joncteur permet de gérer la signalisation téléphonique, c'est-à-dire qu'il détecte l'état du poste (raccroché ou décroché) et commute les signaux d'appel vers le poste téléphonique Enfin, le joncteur permet de polariser les signaux de basse fréquence audio ( 300 Hz à 3400 Hz) transitant entre les transducteurs acoustiques du poste et la ligne téléphonique. L'arrivée d'un appel sur une ligne téléphonique reliée à un autocommutateur privé provoque l'envoi d'un signal d'appel en série sur cette ligne: rappelons que le signal d'appel consiste en une tension de sonnerie, alternative et cadencée, qui peut être générée au moyen d'un onduleur découpant la tension continue fournie par une batterie (alimentation sauvegardée) ou par transformation de la tension du réseau électrique général ( 220 volts/50 herz) La tension de sonnerie est envoyée sur la ligne tant que le poste est raccroché Dès que le poste est décroché, un circuit résistant est introduit entre les fils de la ligne téléphonique, ce qui provoque le passage du courant35 microphonique au travers du poste La boucle de courant ainsi établie au décrochement est alors détectée par un circuit de détection spécialisé, ce qui permet d'arrêter l'envoi du courant d'appel sur la ligne (cas le plus courant de la signalisation voie par voie par changement d'état en courant continu). Pour la mise en oeuvre de ces diverses fonctions, les joncteurs actuels se composent d'un ensemble de composants électroniques ou électrotechniques de puissance, et notamment d'un ou de plusieurs relais, qui sont principalement chargés de commuter le signal d'appel vers le poste téléphonique, tout en isolant l'alimentation microphonique continue et les circuits basse- fréquence du joncteur Or, ces composants sont lourds, encombrants, coûteux et, du fait de certains de leurs défauts structurels, la gestion logicielle de leur commutation dans l'environnement des autocommutateurs électroniques actuels est souvent complexe A cet égard, on sait que la commutation d'un signal au moyen d'un relais introduit de nombreux parasites sur ce signal, d'autant plus importants que la rupture de contact électrique se produit alors que l'intensité du courant alternatif d'appel traversant le relais est importante, auquel cas la variation instantanée de ce courant (d I/dt) ainsi que la tension de rupture en résultant par induction (L d I/dt) sont grandes. Dans les autocommutateurs récents, le joncteur surveille le passage à zéro du courant afin de réaliser toutes les commutations à cet instant, mais cette solution est complexe à mettre en oeuvre et n'élimine pas les autres inconvénients liés à l'usage d'un relais, à savoir: un relais se commande généralement sous 12 volts avec un fort courant; étant donné que les autocommutateurs électroniques actuels possèdent des circuits de commande à niveau logique basse tension ( 0/5 volts), on est conduit à élever la tension logique disponible au moyen de transistors à collecteur ouvert présents au niveau de chaque relais, le câblage d'un relais du type de ceux utilisés (relais dits " 2 RT" à deux positions de repos pour deux positions de travail) est complexe et son encombrement est relativement important, l'isolement électrique entre les signaux logiques de commande et les signaux d'appel haute tension est limité à 1500 volts, ce qui peut conduire à certaines pannes dans des situations de surtension imprévues du signal d'appel. Par ailleurs, du fait de l'emploi de relais, il est plus économique de réaliser la détection de boucle du courant microphonique d'une manière centralisée au niveau de l'autocommutateur Or, il existe dans ce cas un temps non négligeable pendant lequel le poste est décroché, c'est-à- dire pendant lequel tous les signaux circulant vers le poste téléphonique traverse les circuits microphoniques, sans que le signal d'appel ait été interrompu; en effet, la tension d'alimentation microphonique est filtrée, généralement par des selfs, et la détection de boucle, placée derrière ces selfs, présente des temps de réponse pouvant atteindre jusqu'à dix fois la durée d'une période du signal d'appel alternatif Ceci conduit au maintien du signal d'appel sur la ligne, qui vient se superposer aux signaux audio de basse fréquence, de sorte que l'abonné "entend" encore la sonnerie pendant un certain temps dans l'écouteur du poste Par ailleurs, en détection centralisée, si on fait sonner plusieurs postes alors qu'un appel extérieur arrive, et si l'un des postes est décroché, la détection du décrochement va provoquer l'arrêt du générateur central de sonnerie, d'o des "blancs" de sonnerie sur tous les autres postes. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif pour la commutation du signal d'appel sur un poste téléphonique relié à un autocommutateur au travers d'un joncteur d'abonné, caractérisé en ce que le circuit de commutation de ce signal d'appel comporte un composant électronique ayant la fonction d'un triac, qui est inséré, sur au moins l'un des deux fils de la ligne téléphonique, entre le générateur dudit signal d'appel et au moins une diode, cette diode isolant les circuits d'alimentation microphonique et les circuits audio de basse fréquence dudit joncteur d'abonné, tout en35 polarisant le signal d'appel envoyé en série sur la ligne téléphonique selon une tension continue strictement positive. L'utilisation de triacs comme éléments commutateurs du signal d'appel procure des avantages importants que ne peut fournir un relais: la commutation du signal d'appel est plus fiable, elle se produit d'une manière naturelle au passage à zéro du courant, ce qui évite les pics de rupture du circuit microphonique et permet de simplifier la commande logicielle de l'autocommutateur, et enfin, l'isolement entre le circuit de détection d'appel (sonnerie) et les circuits logiques de commande est très supérieur à celui fourni par un relais ( 4000 volts contre 1500 volts) Par ailleurs, le câblage des triacs est plus simple que celui d'un relais et leur encombrement est moindre On notera que le rôle des diodes d'isolation et de polarisation placées en série avec les triacs sur chaque fil de la ligne téléphonique est très important Normalement, sans ces deux diodes, il est nécessaire d'utiliser quatre triacs au lieu de deux, à savoir les deux triacs de commutation du signal d'appel sur le poste téléphonique, mais également deux triacs chargés d'isoler la ligne téléphonique des autres éléments du joncteur d'abonné (circuits audio de basse fréquence et circuits d'alimentation microphonique) De manière inattendue, les deux diodes substituées à ces deux derniers triacs remplissent de façon très efficace la même fonction d'isolation, tout en permettant de polariser le signal d'appel selon une tension strictement positive, ce qui n'est d'ailleurs pas possible si on utilise deux triacs: de cette manière, lors du décrochement du combiné du poste téléphonique, un courant continu dû à la polarisation est superposé au courant d'appel alternatif et le circuit de détection de boucle peut détecter ce courant continu très rapidement, même s'il est placé derrière des selfs de filtrage du courant d'alimentation microphonique. Bien entendu, on pourrait remplacer les triacs par des relais statiques dont la commande est identique. Avantageusement, le dispositif de commutation selon l'invention est du type permettant l'arrêt immédiat de la sonnerie d'un poste téléphonique lors de son décrochement A cet égard, chaque triac est commandé par sa gâchette au moyen d'un signal logique de déclenchement présentant deux phases successives durant l'envoi du signal d'appel sur la ligne téléphonique, à savoir: a) quand le combiné du poste téléphonique est raccroché, une première phase pendant laquelle ce signal de déclenchement est continu, ou présente la forme d'un signal alternatif rectangulaire de rapport cyclique strictement supérieur à 0,5, ce signal alternatif rectangulaire étant en phase avec le courant du signal d'appel à commuter de manière à ce qu'il force la conduction dudit triac chaque fois que ce courant retrouve une intensité nulle, b) quand le combiné du poste téléphonique est décroché, une seconde phase pendant laquelle ce signal de déclenchement de la gâchette dudit triac se présente sous la forme d'un signal alternatif rectangulaire de rapport cyclique strictement inférieur à 0,5, ce signal alternatif rectangulaire étant en phase avec le courant du signal d'appel à commuter de manière à ce que la conduction de ce même triac soit interrompu dès que ce courant présente une intensité nulle, ledit signal de déclenchement de la gâchette du triac passant de ladite première phase à ladite deuxième phase par le biais de la détection de la boucle de courant microphonique produite par le décrochement du combiné dudit poste téléphonique.25 Préférentiellement, cette détection de boucle est réalisée localement au niveau dudit joncteur ce qui procure une détection décentralisée du décrochement du combiné d'un poste téléphonique, pouvant agir très rapidement sur la commande de l'élément commutateur du signal d'appel, et supprimant du même coup les "blancs" de sonnerie déjà mentionnés. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, chaque triac est commandé par sa gâchette au moyen d'un signal logique de déclenchement combinant, sous la forme d'un35 ET logique, le signal logique de détection de la boucle de courant microphonique produite par le décrochement du combiné du poste téléphonique et un signal logique de commande du générateur de sonnerie (ou générateur du signal d'appel) Il s'agit de la manière la plus directe pour fabriquer un signal logique de déclenchement rectangulaire présentant les caractéristiques requises en phase sonnerie, que le poste soit raccroché ou qu'il soit décroché. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif d'un dispositif pour la commutation du signal d'appel sur un poste téléphonique relié à un autocommutateur, au travers d'un joncteur d'abonné, en référence aux dessins annexés sue lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'un joncteur d'abonné incorporant un dispositif de commutation conforme aux enseignements de la présente invention, les figures 2 a, 2 _, et 2 c sont des chronogrammes représentant l'allure des signaux présents, en phase sonnerie, poste raccroché, sur les fils et aux bornes de la ligne téléphonique reliée au joncteur représenté sur la figure 1. Le joncteur d'abonné 1 décrit en référence à la figure 1 est alimenté entre une tension continue négative Vcc, et une tension continue positive Vcc+ La tension d'alimentation microphonique ainsi disponible est filtrée et mise en forme au travers de deux alimenteurs 2 du type de selfs électroniques. Mis à part cette fonction d'alimentation du poste téléphonique qu'il supervise, le joncteur 1 assure classiquement trois fonctions principales, nécessitant chacune des circuits particuliers décrits successivement ci- après: a) la transmission des signaux audio de basse fréquence est assurée par des circuits audio 3 de basse fréquence Ces circuits audio 3 peuvent être du type d'un translateur suivi d'une matrice de connexion en commutation électronique dite "spatiale", d'un système numérique avec un codeur/décodeur suivi d'un filtre en commutation numérique, ou encore d'un système dit "PAM" (pour Pulse Amplitude Modulation) suivi d'un filtre de mise en forme en commutation dite "PAM" Deux condensateurs polarisés, placés en série sur la ligne de transmission du joncteur 1, isolent les circuits audio 3 du courant continu microphonique lorsque celui-ci traverse le poste téléphonique. b) conformément à une variante préférée de la présente invention, la détection de la boucle de courant microphonique résultant du décrochement du combiné du poste téléphonique est assurée localement par un circuit de détection de boucle 4, placé en série derrière l'alimenteur 2 de la branche positive Vcc+ de la tension d'alimentation microphonique Ce circuit de détection de boucle 4 permet de faire passer un signal logique dit Vdécro d'une valeur positive ( 1 logique) lorsque le poste est raccroché, à une valeur nulle (O logique) lorsque le poste est décroché La détection de courant présente un seuil permettant de s'affranchir des inconvénients liés au passage d'un courant continu au travers de certains postes téléphoniques alors qu'ils sont en position raccrochée. c) le dernier rôle du joncteur 1 est d'assurer la commutation du signal d'appel alternatif cadencé sur le poste téléphonique, qui est branché entre les fils Li et L 2 de la ligne téléphonique, chaque fois que survient un appel à destination de ce poste Ce signal d'appel provient d'un générateur de sonnerie 5 dont on a représenté le secondaire, à savoir l'enroulement secondaire L d'un transformateur servant à abaisser la tension alternative du réseau, et une capacité polarisée Cl isolant le générateur de sonnerie 5 du courant continu microphonique. La fonction de commutation est assurée, conformément à une forme de réalisation préférée de la présente invention, par deux phototriacs 6 placés chacun en série sur l'un des fils Li et L 2 de la ligne téléphonique, et coopérant avec deux diodes Dl et D 2 situées chacune entre un phototriac 6 et une branche de l'alimentation microphonique Rappelons que ce type de triac présente une gâchette isolée de sa cathode et de son anode, obtenue par une photodiode interne 7 dont la conduction permet de débloquer le phototriac 6 lorsque le courant commuté s'annule L'utilisation d'un tel composant permet de contrôler la commutation du signal d'appel par le biais direct des circuits logiques de commande de l'autocommutateur électronique auquel appartient le joncteur d'abonné 1, et procure un isolement galvanique très élevé entre les circuits de commutation haute tension et les circuits logiques de commande. Avantageusement, la détection, au niveau du joncteur 1, de la boucle de courant microphonique provoquée par le décrochement du combiné du poste téléphonique supervisé par ce joncteur 1, permet de commander le blocage des phototriacs 6 d'une manière locale, c'est-à-dire décentralisée, avec tous les avantages déjà mentionnés. De plus, on connaît des circuits intégrant dans le même boîtier les deux phototriacs 6 qui sont alors commandés par deux photodiodes 7 mises en série, ce qui signifie que leur conduction et leur blocage sont simultanés. On décrira maintenant les moyens mis en oeuvre afin que coopèrent, directement au niveau du joncteur 1, le circuit de détection de boucle 4 et le circuit de commande de gâchette 8 des phototriacs 6 Ce dernier circuit 8 comporte un circuit logique 81, du type d'une porte ET, réalisant l'addition du signal Vdécro et d'un signal de commande Vcs du générateur de sonnerie 5; la sortie du circuit logique 81 est reliée aux photodiodes 7 servant de gâchette aux phototriacs 6, ces photodiodes 7 étant polarisées à une tension continue Vc Om au travers d'une résistance R. On rappellera également le rôle des diodes Dl et D 2 qui est, d'une part, d'isoler l'alimentation microphonique et les circuits audio 3 du signal d'appel alternatif haute tension envoyé sur la ligne téléphonique Ll/L 2, et, d'autre part, de polariser ce signal d'appel selon une tension continu strictement positive A cet égard, en phase sonnerie, lorsque le combiné du poste téléphonique supervisé par le joncteur 1 est raccroché, le courant alternatif d'appel, provenant du générateur de sonnerie 5, est appliqué en série sur la ligne téléphonique L 1/L 2 Pour des raisons de norme, ce signal se présente sous la forme d'un signal symétrique en rapport à une référence commune, ce qui permet de compenser entre eux les champs magnétiques et électriques d'influence générés sur chaque paire de fils d'un même câble téléphonique (fils torsadés); en cas de non symétrie, il se produirait un phénomène de diaphonie d'une ligne téléphonique sur l'autre. Conformément aux figures 2 a et 2 b, les tensions alternatives présentes sur les fils Ll et L 2 de la ligne téléphonique sont donc symétriques, et, selon l'invention, elles sont polarisées respectivement à des tensions (Vcrête + Vcc+) et (-Vcrête + Vcc_) non nulles grâce à l'utilisation des deux diodes Dl et D 2 qui interdisent le passage du courant alternatif d'appel dans les branches Vcc+ et Vcc de l'alimentation microphonique De cette manière, le signal d'appel (fig 2 c) est polarisé positivement à une tension continue égale à ( 2 x Vcrête + Vcc+ Vcc-)j Aux bornes du générateur de sonnerie 5, on place un condensateur non polarisé C 2 qui permet de limiter les variations brutales de tension aux bornes des phototriacs 6, et d'éviter les amorçages intempestifs de ces derniers lors du décrochement du poste téléphonique. En phase sonnerie, les circuits logiques de commande du joncteur 1 positionnent la tension de commande V, de la sonnerie 50 au niveau logique haut (soit ici + 5 V). Lorsque le combiné du poste téléphonique est raccroché, l'impédance présente aux bornes de la ligne téléphonique L 1/L 2 ne possède aucune partie résistive et, par conséquent, aucun courant continu ne peut circuler dans le circuit de détection de boucle 4; en outre, comme les diodes Dl et D 2 sont bloquées, le signal Vdecro de détection de boucle ne suit pas le signal alternatif d'appel et il reste à un niveau logique constant, par exemple le niveau haut Dans ce cas, le signal émis par le circuit logique 81 du circuit de commande de gâchette 8 des phototriacs 6 se trouve au niveau logique haut et les photodiodes 7 sont passantes en permanence, forçant la conduction des deux phototriacs 6. Dès que le combiné du poste téléphonique est décroché, on introduit un circuit résistant en parallèle sur le poste téléphonique; le courant continu microphonique peut alors s'établir dans le poste téléphonique et vient se superposer au courant alternatif d'appel Il est important de remarquer que le courant microphonique présente un régime transitoire d'établissement introduisant un temps de réponse, qui est normalement fonction de l'impédance du circuit dans lequel il circule, c'est-à-dire que ce temps de réponse dépend bien entendu de l'impédance des alimenteurs 2, tels que particulièrement des selfs électroniques; il semblerait donc que le circuit de détection de boucle 4 ne puisse pas détecter immédiatement le décrochement du combiné du poste téléphonique, ce qui conduirait aux inconvénients déjà mentionnés d'un arrêt non immédiat de l'envoi du signal d'appel sur la ligne téléphonique Or, grâce aux deux diodes Dl et D 2, le courant alternatif d'appel présente une valeur moyenne non nulle; en conséquence, dès que les diodes Dl et D 2 se mettent à conduire du fait du décrochement du poste téléphonique, le circuit de détection de boucle 4 détecte immédiatement un courant continu supérieur à son courant de détection seuil Ce courant continu résulte de la superposition du courant microphonique dans son régime d'établissement (régime transitoire dont la constante de temps est longue en raison des selfs 2), et du courant de polarisation non nulle du courant alternatif d'appel (qui ne présente pas de régime transitoire) En conséquence, le signal Vdecro change d'état dès le décrochement du poste téléphonique et passe au niveau logique bas (à savoir O volt), ce qui provoque également le changement d'état du signal logique de commande du circuit de commande de gâchette 8 des phototriacs 6 A ce moment là, les photodiodes 7 ne pouvant plus conduire, dès que le courant alternatif d'appel passe par une valeur nulle, les phototriacs 6 se bloquent ce qui a pour effet immédiat de stopper la commutation du signal d'appel sur le poste téléphonique placé entre les fils Ll et L 2 de la ligne Par ailleurs, les circuits logiques de commande de l'autocommutateur ayant détecté le changement d'état du signal Vdecro, ils stoppent l'envoi du signal35 d'appel en série sur la ligne et provoquent le changement d'état du signal de commande Vcs du générateur de sonnerie 5. On notera que si le signal Vdecro n'était pas réinjecté à l'entrée du circuit logique 81 du circuit de commande de il gâchette 8 des phototriacs 6, et si le signal d'appel alternatif continuait d'être envoyé sur la ligne téléphonique, le signal Vdecro aurait l'allure d'un signal alternatif rectangulaire de rapport cyclique inférieur à 0,5, puisque ce signal résulte de la comparaison du courant alternatif polarisé traversant le poste avec le courant de détection seuil non nul du circuit de détection de boucle 4. Par ailleurs, on sait que certains postes téléphoniques consomment un faible courant continu en position raccrochée. Ce faible courant vient se superposer, en phase sonnerie, au courant alternatif d'appel qui, de ce fait, n'est plus polarisé au même niveau puisque les diodes Dl et D 2 conduisent; selon l'invention, il est prévu que le courant de détection seuil du circuit de détection de boucle 4 soit substantiellement supérieur à ce courant de fuite continu dû à certains postes De la sorte, le signal alternatif d'appel, qui traverse maintenant le circuit de détection de boucle 4 en permanence, provoque un changement d'état alternatif du signal logique Vdecro, et donc du signal de commande du circuit de commande de gâchette 8, mais le signal rectangulaire ainsi constitué présente un rapport cyclique supérieur à 0,5, tout en étant en phase avec le courant alternatif d'appel De cette façon, chaque fois que ce signal se trouve à un niveau bas, les photodiodes 7 des phototriacs 6 ne conduisent plus, mais, étant donné que l'alternance positive ou négative du courant d'appel est commencée au moment o se produit ce changement d'état, les phototriacs 6 ne cessent pas de conduire et le signal d'appel continue d'être envoyé sur le générateur de sonnerie 5.30 Il est bien évident que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation précédemment décrite ou représentée sur les dessins annexés mais s'étend, au contraire, à tout dispositif de commutation du signal d'appel sur le circuit de détection d'appel d'un poste téléphonique avec ou sans arrêt immédiat de la sonnerie, réalisé à l'aide d'éléments techniques équivalents à ceux décrits et mis en oeuvre dans l'esprit de l'invention. La présente invention s'applique au domaine de la téléphonie et est plus particulièrement destinée à équiper les joncteurs d'abonné des autocommutateurs électroniques privés ou publics. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la commutation d'un signal d'appel alternatif cadencé sur un poste téléphonique, relié à un autocommutateur au travers d'un joncteur d'abonné ( 1), dispositif caractérisé en ce que le circuit de commutation de ce signal d'appel comporte un composant électronique ayant la fonction d'un triac, qui est inséré, sur au moins l'un des deux fils (Ll, L 2) de la ligne téléphonique, entre le générateur ( 5) de ce signal d'appel et au moins une diode (DI, D 2). 2 Dispositif pour la commutation d'un signal d'appel alternatif cadencé sur un poste téléphonique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les composants électroniques utilisés pour la commutation de ce signal d'appel sont des triacs, des relais statiques, ou des phototriacs ( 6). 3 Dispositif pour la commutation d'un signal d'appel alternatif cadencé sur un poste téléphonique, selon l'une quelconque des revendictaions précédentes, caractérisé en ce que chaque triac ou chaque phototriac ( 6) est commandé par sa gâchette au moyen d'un signal logique de déclenchement, présentant deux phases successives durant l'envoi du signal d'appel sur la ligne téléphonique, à savoir: a) quand le combiné du poste téléphonique est raccroché, une première phase pendant laquelle ce signal de déclenchement est continu, ou présente la forme d'un signal alternatif rectangulaire de rapport cyclique strictement supérieur à 0,5, ce signal alternatif rectangulaire étant en phase avec le courant du signal d'appel à commuter de manière à ce qu'il force la conduction dudit triac ou dudit phototriac ( 6) chaque fois que ce courant retrouve une intensité nulle, b) quand le combiné du poste téléphonique est décroché, une seconde phase pendant laquelle ce signal de déclenchement de la gâchette dudit triac ou dudit phototriac ( 6) se présente sous la forme d'un signal alternatif rectangulaire de rapport cyclique strictement inférieur à 0, 5, ce signal alternatif rectangulaire étant en phase avec le courant du signal d'appel à commuter de manière à ce que la conduction de ce même triac ou de ce même phototriac ( 6) soit interrompu dès que ce courant présente une intensité nulle, 5 ledit signal de déclenchement de la gâchette du triac ou du phototriac ( 6) passant de ladite première phase à ladite deuxième phase par le biais de la détection de la boucle de courant microphonique produite par le décrochement du combiné dudit poste téléphonique. 4 Dispositif pour la commutation d'un signal d'appel alternatif cadencé sur un poste téléphonique, selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque triac ou phototriac ( 6) est commandé par sa gâchette au moyen d'un signal logique de déclenchement combinant, sous la forme d'un ET logique, le signal logique Vdecro de détection de la boucle de courant microphonique produite par le décrochement du combiné du poste téléphonique et un signal logique de commande Vcs du générateur de sonnerie ( 5).