專利名稱：鈴流發(fā)生器備份的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信電路技術領域，具體地說涉及電話通信設備中一種用于振鈴信號源熱備份的方法和裝置。
鈴流發(fā)生器用于向電話機提供振鈴信號。在通信設備中，鈴流往往和電源一樣采用集中提供的方式，即在一個或若干個子框中有專門的鈴流板用于向其它單板提供鈴流信號。鈴流板也可以和電源板設計在一起，向其它單板同時提供鈴流和各種直流電源。為了防止因鈴流發(fā)生器的損壞而導致通信設備無法進行振鈴，一般要插兩塊鈴流板進行熱備份。由于鈴流是一種交流信號，兩個鈴流發(fā)生器輸出的鈴流信號存在一定的相位差，所以它們不能象直流電源那樣通過二極管隔離后就可以直接連接起來進行負荷分擔熱備份，這使得鈴流的備份不象直流電源的備份那樣簡單。
解決這個問題的辦法之一是在每個子框內插兩塊鈴流板，它們采用主備用熱備份，即兩塊鈴流板中只有一塊板的輸出被使用，另一塊板的輸出被切斷。輸出被使用的板稱為主用板，輸出被切斷的板稱為被用板。當主用板出現故障時，其輸出馬上被切斷，變?yōu)楸挥冒?，而原被用板的輸出則馬上被使用，變?yōu)橹饔冒濉＾k法之二是在每個子框內插一塊鈴流板，鈴流板在兩個子框之間進行負荷分擔熱備份，即正常工作時每塊鈴流板都只向一個子框提供鈴流，當某個子框中的鈴流板出現故障時，其輸出馬上被切斷，而將相鄰子框上的鈴流接至該子框上，此時該相鄰子框上的鈴流板要同時向兩個子框提供鈴流。這兩種辦法存在的一個共同特點是子框的背板上要安裝諸如繼電器之類的切換元件或裝置，用于在兩個鈴流源之間進行切換，當其中一個鈴流源不能正常工作時，馬上切換到另一個鈴流源上去。這使得背板變得復雜，使背板的維護變得困難，使背板的設計和調試不能獨立于鈴流板，而且無法將背板設計成全總線結構。
本發(fā)明的目的在于克服上述方法所存在的缺點，提出一種不需要在背板上安裝鈴流切換元件或裝置的方法和裝置，使得背板的設計、安裝和調試可以獨立于各單板。
本發(fā)明是通過如下方法實現的每個子框內只插一塊鈴流板，每個鈴流板上設有兩個鈴流發(fā)生器和一套鈴流切換電路。鈴流切換電路在兩個鈴流發(fā)生器的輸出信號之間進行切換，選擇其中的一路輸出到背板上，當該路信號出現故障時，自動切換到另一路上去。
由于主備用鈴流發(fā)生器及鈴流切換電路都在一塊單板上，所以背板上不再需要設計和安裝鈴流切換元件或電路，而只需要提供鈴流總線即可。這樣，背板的設計和調試就完全獨立于鈴流板，這特別適合于全總線結構的背板。
本發(fā)明進一步涉及實現上述方法的一種裝置，它在結構上表現為子框中的一塊單板，該單板包括兩個鈴流發(fā)生器和一套鈴流切換電路，鈴流切換電路由鈴流檢測電路、邏輯控制電路和切換開關等組成，其中邏輯控制電路含有中央處理單元CPU芯片，它除了實現鈴流切換功能外，還具有告警功能。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明

圖1為本發(fā)明鈴流板的組成框圖；圖2為本發(fā)明鈴流切換電路的粗框圖；圖3為本發(fā)明鈴流切換電路的詳細原理框圖；圖4為本發(fā)明鈴流發(fā)生器的電原理圖；圖5為本發(fā)明鈴流的切換和保護部分的電原理圖；圖6為本發(fā)明鈴流檢測電路的電原理圖；圖7為本發(fā)明邏輯控制電路的電原理圖；圖8為采用本發(fā)明所給出的鈴流備份方法時各單板之間關于鈴流信號的連接關系；圖9為采用現有的鈴流備份方法時各單板之間關于鈴流信號的連接關系。
參見圖1，鈴流板包括兩個鈴流發(fā)生器1和一個鈴流切換電路2。兩個鈴流發(fā)生器1分別輸出鈴流信號a和b，鈴流切換電路2在鈴流信號a和b之間選擇其中的一路作為鈴流板的輸出信號c，當被選擇的鈴流信號不能正常輸出時，鈴流切換電路2馬上切換到另一路上去。
如圖4所示，鈴流發(fā)生器1采用現有鈴流板中常用的鈴流模塊N1，其輸入為-48V一次電源，輸出Out即為鈴流信號a或b。
參見圖2，鈴流切換電路2包括二選一電路3、邏輯控制電路4、鈴流檢測電路5和輸出保護電路6。二選一電路3在邏輯控制電路4的控制下在兩路鈴流信號a和b之間選擇其中的一路輸出到輸出保護電路6和鈴流檢測電路5上，鈴流檢測電路5對所選擇的鈴流信號進行檢測，并將檢測結果送往邏輯控制電路4上，邏輯控制電路4根據檢測結果決定是否需要對鈴流信號進行切換。當兩路鈴流信號a和b都出現故障時，邏輯控制電路4控制輸出保護電路6切斷信號輸出，以不對背板總線產生干擾。輸出保護電路6的另一個作用是防止因背板總線短路而損壞鈴流發(fā)生器1。
參見圖3，邏輯控制電路4包括中央處理器11和通信口收發(fā)緩沖器15，中央處理器11對鈴流檢測電路5進行監(jiān)視、對二選一電路3和輸出保護電路6進行控制，并通過通信口d與所在子框中的主控板進行通信。通信口收發(fā)緩沖器15的作用是進行電平匹配和隔離，既與子框中的主控板能夠可靠通信，又對中央處理器11起保護作用。
參見圖3和圖5，二選一電路3包括切換元件7和驅動元件8，切換元件7采用繼電器J1，用于在兩路鈴流信號a和b之間進行切換，驅動元件8采用電流放大芯片N2，其作用是對來自中央處理器11的控制信號進行放大以驅動切換元件7。
參見圖3和圖6，鈴流檢測電路5包括鈴流檢測器9和隔離器10，鈴流檢測器9由N3、R1、C1和C2組成，用于對鈴流信號進行檢測，并將檢測結果送給中央處理器11。由于鈴流信號的電壓很高，為了防止鈴流信號干擾和損壞中央處理器11，在鈴流檢測器9和中央處理器11之間需要設置隔離器10進行隔離。隔離器10由光耦芯片N4及電阻R2、R3和R4組成。
參見圖3和圖5，輸出保護電路6包括切斷元件12、驅動元件13和保險電路14。切斷元件12采用繼電器J2，用于切斷或接通鈴流輸出信號；驅動元件13采用電流放大芯片N2，用于放大來自中央處理器11的控制信號以驅動切斷元件12；保險電路14用于當輸出短路或遇到雷擊時保護鈴流發(fā)生器，它由保險管G1和雷擊保護器G2組成。
參見圖7，中央處理器11由單片機N5及其外圍電路N7、N8、G3、C3和C4等組成，它通過鈴流檢測電路5對鈴流信號進行監(jiān)視，一旦發(fā)現沒有鈴流輸出，馬上控制切換元件7進行鈴流切換。如果切換后還是沒有鈴流輸出，則說明該鈴流板已無法使用，馬上控制切斷元件12切斷輸出，以防止故障范圍擴大，同時通過通信口d向所在子框的主控板發(fā)出告警信號。
中央處理器11和通信口d使得鈴流板具有智能功能，除了能夠控制鈴流切換和發(fā)出告警信號外，還能在所在子框主控板的控制下實現其它功能。比如，對于總線結構及通用槽位的背板，為了防止一塊以上鈴流板同時插入到同一個子框中時造成鈴流輸出短路，要求切斷元件12在上電時的初始狀態(tài)為斷開狀態(tài)，即一方面繼電器J2采用常開觸點的接法，另一方面單片機N5在上電初始化時要將繼電器J2置為斷開狀態(tài)、并向所在子框的主控板報告自檢狀態(tài)，只有在收到主控板發(fā)來的要求輸出鈴流的命令后，才可以將繼電器J2置為接通狀態(tài)。
單片機N5采用具有內置程序存儲器和數據存儲器的MCS51系列單片機，它具有外圍電路簡單、輸入輸出口多、價格低等特點。通信口d采用MCS51單片機串口，接口電平采用單極性TTL電平，這種方式既能保證子框內的可靠通信，又具有電路簡單、編程方便的特點。通信口收發(fā)緩沖器15采用集電極開路的單極性同相緩沖芯片N6，它使子框中各單板可共享背板上的通信總線，同時又保護單片機N5不受背板上各種信號的干擾和可能造成的破壞性沖擊。電壓監(jiān)視芯片N7和反相器N8構成了單片機N5的復位電路，它一方面用于單片機N5的上電復位，另一方面還具有監(jiān)視程序跑飛的功能，即單片機N5必須在程序中以高于每秒一次的速度通過P3.3口向電壓監(jiān)視芯片N7發(fā)送脈沖信號或電平跳變信號，否則電壓監(jiān)視芯片N7將對單片機N5進行復位，這樣，一旦單片機N5的程序跑飛，就會被復位，使程序重新啟動。
單片機N5的輸入輸出端口P1.0～P1.7采用了冗余備份和監(jiān)督的技術，其中端口P1.0和P1.1之間互為備份和監(jiān)督，用于輸入鈴流檢測信號，當兩個端口的輸入狀態(tài)不一致時，說明其中的一個端口發(fā)生了故障，應立即告警；端口P1.2～P1.4之間進行備份和監(jiān)督，用于控制二選一電路3，備份和監(jiān)督的方法是選擇其中的一個端口作為輸出，另外兩個端口作為輸入，當兩個輸入端口的狀態(tài)不一致或輸入端口的狀態(tài)與輸出端口不一致時，說明其中的一個端口發(fā)生了故障，應立即告警；端口P1.5～P1.7之間進行備份和監(jiān)督，用于控制輸出保護電路6，其備份和監(jiān)督的方法與端口P1.2～P1.4相同。采用三個端口進行備份和監(jiān)督的優(yōu)點在于當只有一個端口發(fā)生故障時，可以判斷出是輸出口發(fā)生故障還是輸入口發(fā)生故障，如果是輸出口發(fā)生故障，則在發(fā)出告警信號的同時，將該輸出口改為輸入口，而將兩個輸入口中的一個改為輸出口，使其仍能發(fā)揮正常的控制作用。
對于現有的通過在背板上安裝鈴流切換元件或電路的鈴流備份方法，若某塊鈴流板損壞，其更換方法是將該塊鈴流板拔下來，然后換上能正常工作的鈴流板。對于本發(fā)明所給出的鈴流備份方法，鈴流板可以采用同樣的更換方法，只是在更換期間所在子框不能向電話振鈴，所以更換速度要快。標準的振鈴方法是1秒通4秒斷，所以如果能將更換時間控制是8秒以內，最多只丟失一次振鈴聲，一般不會影響電話被叫方聽到振鈴聲。為了避免在更換鈴流板時出現這種鈴流間斷的現象，本發(fā)明還有另一種更換鈴流板的方法當鈴流板中有一路鈴流發(fā)生器1發(fā)生故障時，就對其進行更換，更換時先在另一個槽位上插入正常的鈴流板，然后再將有故障的鈴流板拔下來，這樣就不會出現鈴流間斷的現象。
本發(fā)明所采用的各種器件的型號如下N1鈴流發(fā)生模塊DRG48V75F25L，N2驅動芯片ULN2003A，N3鈴流檢測芯片TCM1520A，N4光耦芯片TLP535，N5單片機W78E54，N6通信口收發(fā)芯片7407，N7電壓監(jiān)視芯片MAX705，N8反相器74HC04，R12.2千歐姆電阻，R21千歐姆電阻，R310千歐姆電阻，R410兆歐姆電阻，C110μF/50V電解電容，C20.47μF/220V交流電容，C3、C430pF瓷片電容，J1、J2繼電器TX2-5V，G11安培保險管，G2雷擊保護器TPA180B，G312.0MHz晶體。
參見圖8和圖9，對于現有的鈴流備份方法，鈴流板18和子框中的其它單板17通過背板上的鈴流切換裝置19相連，鈴流板18槽位固定，背板設計復雜。如果采用本發(fā)明所給出的鈴流備份方法，鈴流板16和子框中的其它單板17之間通過背板上的鈴流總線c相連即可，這樣背板的設計不必考慮鈴流的備份，不必安裝有源器件，從而簡化了背板的設計、生產和維護難度；背板可以設計成全總線結構，使各槽位通用；必要時，可在鈴流板16上實現鈴流切換電路的備份，其難度比在背板上實現鈴流切換裝置19的備份要低，因為背板的設計和改動涉及整個子框，而鈴流板16的設計和改動只涉及它自己。
權利要求
1.一種鈴流發(fā)生器備份的方法，其特征在于，鈴流發(fā)生器的備份是在鈴流板內部實現的。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，每個子框內只需插一塊鈴流板，每個鈴流板上設有兩個鈴流發(fā)生器(1)和一套鈴流切換電路(2)。
3.用于實現權利要求1所述方法的一套裝置，包括二選一電路(3)、邏輯控制電路(4)、鈴流檢測電路(5)和輸出保護電路(6)，其特征在于，所述的邏輯控制電路(4)含有中央處理器(11)。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的邏輯控制電路(4)配置有用于與子框中的主控板進行通信的通信口(d)。
5.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的輸出保護電路(6)配置有受中央處理器(11)控制的用于切斷鈴流輸出的切斷元件(12)。
6.如權利要求3或5所述的裝置，其特征在于，所述的切斷元件(12)在上電時的初始狀態(tài)為斷開狀態(tài)。
7.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的中央處理器(11)采用MCS51單片機(N5)。
8.如權利要求3或7所述的裝置，其特征在于，所述的單片機(N5)的輸入輸出端口P1.1～P1.7采用冗余備份和監(jiān)督技術，即端口P1.0和P1.1之間互為備份和監(jiān)督，端口P1.2～P1.4之間進行備份和監(jiān)督，端口P1.5～P1.7之間進行備份和監(jiān)督。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鈴流發(fā)生器備份的方法和裝置,它在鈴流板內部實現鈴流發(fā)生器的備份,每塊鈴流板上包括兩個鈴流發(fā)生器和一套鈴流切換電路。鈴流切換電路在兩個鈴流發(fā)生器的輸出信號之間進行切換,選擇其中的一路輸出到背板上,當該路信號出現故障時,自動切換到另一路上去,鈴流切換電路由鈴流檢測電路、邏輯控制電路和切換開關等組成,其中邏輯控制電路含有中央處理單元CPU芯片,它除了實現鈴流切換功能外,還具有告警功能。
文檔編號H04B1/74GK1269642SQ0011379
公開日2000年10月11日 申請日期2000年4月26日 優(yōu)先權日2000年4月26日
發(fā)明者邱燕煒 申請人:西安交通大學