Устройства телефонной связи для двух и более абонентов
Описываемые здесь устройства предназначены для установления телефонной связи между двумя абонентами, а также для связи телефониста центрального пульта с любым из нескольких других или любых абонентов между собой. Первые из них будем называть переговорными устройствами, вторые — телефонными коммутаторами.
Переговорные устройства могут найти применение для связи между собой, например, двух квартир, дач, гаражей и других объектов бытового и производственного назначения. Телефонные коммутаторы целесообразно применять в школах, пионерских лагерях, колхозах и совхозах, конструкторских бюро и производственных подразделениях. Центральный пульт устанавливают у руководителя, а телефонные аппараты — у подчиненных. Дальность связи во всех случаях ограничивается сопротивлением линии 1...2 кОм и при использовании медного провода диаметром 0,5 мм может быть 5...10 км. Дальнейшее увеличение длины абонентских линий нецелесообразно даже при увеличении сечения провода, поскольку возрастающие индуктивность и емкость линии будут вносить значительное затухание в передачу сигнала.
В качестве одного из проводов линии связи можно использовать трубы водопровода или отопления, а также заземление. Это не представляет какой-либо опасности, поскольку элементы всех устройств не имеют гальванической связи с электросетью.
Подключать описываемые устройства к городской или местной телефонной сети недопустимо.
Переговорные устройства обеспечивают телефонную связь между двумя абонентами. Вызов осуществляется через звонок, имеющийся в телефонном аппарате. В таких переговорных устройствах можно использовать телефонные аппараты, у которых исправны лишь трубка, звонок и рычажный переключатель.
Телефонные аппараты Е1 и Е2 (рис. 15) соединяют трехпроводной линией, в которую подают переменное и постоянное напряжения. Переменное напряжение снимают с обмотки II сетевого трансформатора Т1, постоянное — с параметрического стабилизатора напряжения (R1, VD2, CD двухполупериодного выпрямителя (VD1) питание которого осуществляется от обмотки III трансформатора.
Если первый абонент (у него телефонный аппарат Е1) хочет вызвать второго абонента, он должен нажать кнопку переключателя SB1. При этом переменное напряжение с обмотки II трансформатора подается на телефонный аппарат Е2, и в нем звонит звонок. При снятых трубках обоих телефонных аппаратов источник постоянного напряжения включается последовательно с аппаратами — можно вести разговор. Второй же абонент для вызова первого нажимает кнопку переключателя SB2.
Выпрямительный диодный мост VD1 может быть любым из серии КЦ402, КЦ405, КЦ407. Его можно собрать и на четырех диодах се
рий Д7, Д9, Д220, Д223, Д311. Конденсатор С1 — К50-6, К50-16, К50-24. Кнопочные переключатели — КМ-1, П2К, выключатель питания — тумблер ТВ2-1. Сетевой трансформатор выполнен на ленточном магнитопроводе ШЛ 16х25. Обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-2 0,08, обмотка II — 400 витков ПЭВ-2 0,10, обмотка III—100 витков ПЭВ-2 0,19.
Телефонные аппараты могут быть типов ТА-68, ТАН-66, ТАН-70. В том же случае, если используются аппараты с неисправными номеронабирателями, следует отключить от номеронабирателей проводники и соединить их с рычажным переключателем так, чтобы при опущенной трубке к линии был подключен через конденсатор емкостью 1 мкф (он стоит в аппарате) звонок, а при поднятой трубке — последовательно соединенные микрофон и телефон трубки.
Трансформатор и детали выпрямителя монтируют в корпусе аппарата Е1. На его задней стенке устанавливают выключатель питания, а через отверстие в стенке выводят сетевой шнур с вилкой на конце. Переключатели устанавливают на корпусах телефонных аппаратов. Для линии используют одножильный или многожильный телефонный или монтажный провод с жилой диаметром нс менее 0,5 мм при больших расстояниях (до 1 км) и нс менее 0,2 мм — при малых (до 200 м). Диаметр провода определяется в основном соображениями его механической прочности.
Несмотря на свою простоту, такое переговорное устройство имеет недостаток: линия связи содержит три провода. Путем некоторого усложнения устройства можно сократить число проводов в линии до двух, как это и имеет место в городских телефонных сетях.
Принципиальная схема переговорного устройства, имеющего двухпроводную линию связи, представлена на рис. 16. Но прежде чем начать рассмотрение его работы, необходимо пояснить сущность и назначение информационных сигналов.
Информационные сигналы вырабатываются приборами станции и передаются в линию для извещения вызывающего абонента о процессе установления соединения, а также о свободности или занятости соединительных линий и линий вызванного абонента. На станциях городских телефонных сетей применяют следующие информационные сигналы ¦20 ¦:
"Ответ станции" — непрерывная посылка электрических сигналов частотой 425 Гц,
"Занято" — периодические посылки тока частотой 426 Гц длительностью 0,3...0,4 с и с интервалом 0,3...0,4 с ("короткие гудки");
"Контроль посылки вызова" — периодические посылки тока частотой 425 Гц длительностью 1 и с интервалом 4 с ("длинные гудки").
Кроме того, для сообщения абоненту дополнительной информации можно использовать сигнал частотой 800 Гц (например, при установлении автоматического междугородного соединения).
Вес эти сигналы будут использованы и в описываемых ниже коммутаторе с расширенными возможностями и автоматической телефонной станции, а пока продолжим рассмотрение работы переговорного устройства (см. рис. 16).
На логических элементах DD1.1—DD1.3 микросхемы DD1 выполнен генератор, вырабатывающий импульсы частотой около 400 Гц (примерно такую частоту имеют сигналы длинных, коротких гудков и ответа станции в городских телефонных сетях). Элемент DD1.4, включенный инвертором, повышает нагрузочную способ
ность генератора. На логических элементах DD2.1 и DD2.2 собран генератор импульсов, период следования которых составляет 4...5 с. Логический элемент DD2.3 суммирует сигналы двух генераторов, в результате чего на базу транзистора VT3 поступает напряжение сигнала "длинные гудки".
Пусть второй абонент желает вызвать первого. Для этого ему достаточно снять микротелефонную трубку своего аппарата Е2. При этом на базу транзистора VT2 через нормально замкнутые контакты переключателя SA1 и кнопки SB1, резистор R6 и внутреннее сопротивление телефонного аппарата поступит постоянное напряжение двухполупериодного выпрямителя. А так как на базу транзистора VT3 подается прерывистое напряжение, снимаемое с выходов генераторов на микросхеме DD1 и логических элементах DD2.1, DD2.2, то реле К1 будет срабатывать и отпускать с периодом 4...5 с. Контактами К 1.1 на телефонный аппарат Е1 будет периодически подаваться переменное напряжение с обмотки II трансформатора Т1 через ограничительный резистор R8. Цепь прохождения переменного тока следующая: верхний (по схеме) вывод обмотки II — резистор R8 — замыкающие контакты К 1.1 — телефонный аппарат El — общий провод — нижний (по схеме) вывод обмотки II. Одновременно в микротелефонной трубке аппарата Е2 будут слышны сигналы "длинные гудки". Они поступают с резистора R7 на базу транзистора VT3, усиливаются им и далее через эмиттерный переход транзистора VT2, резистор R6, нормально замкнутые контакты переключателя SA1 и кнопки SB1 — на аппарат Е2.
Услышав звонок, первый абонент должен перевести переключатель SA1 "Разговор" в противоположное показанному на схеме положение. Это приведет к закрыванию транзистора VT2, поскольку цепь подачи положительного напряжения разомкнется, и его база окажется соединенной с общим проводом через резисторы R5 и R6, а реле К1 обесточится; подача переменного напряжения на телефонный аппарат Е1 прекратится. Абоненты могут вести разговор.
Как быть, если первый абонент захочет вызвать второго? Для этого он должен нажать кнопку SB1 "Вызов" (разумеется, напряжение питания подано на устройство выключателем Q1). При этом на телефонный аппарат Е2 от обмотки II трансформатора Т1 через резистор R8, замыкающие контакты кнопки SB1 и внутреннее сопротивление источника напряжения +20 В поступает вызывное переменное напряжение. Услышав звонок, вызываемый абонент снимает трубку, при этом вызов проходит к первому абоненту (как было описано выше), он переводит переключатель SA1 в другое положение, и абоненты ведут разговор. Переключатель SA1 может быть установлен в требуемое положение и до нажатия кнопки SB1. По окончании разговора контакты переключателя SA1 возвращают в исходное положение.
Диод VD1 предохраняет транзистор VT2 от выбросов напряжения (или, как говорят, от экстранапряжений), возникающих на обмотке реле К1 при его переключении. Конденсатор СЗ исключает вибрацию якоря реле от прохождения сигнала звуковой частоты, вырабатываемого генератором на микросхеме DD1.
Микросхемы DD1, DD2 можно заменить соответствующим аналогом из серий К 133, К 158, К555. Транзисторы VT1—VT3 — КТ312Б,КТ315 (В,Д,Е), КТ603 (А,Б), КТ608, КТ630, КТ503 (с любыми буквенными индексами), КТ3117А. Диод VD1 -любой из серий Д220 Д223, Д226, КД102; выпрямительный мост VD3 — любой из серий КЦ402, КЦ405, КЦ407. Оксидныс конденсаторы - К50-6, К50-16, К50-12, К50-24. Все резисторы — типа МЛТ или С2-33.Реле К1 — РЭС15 (паспорт РС4.591.004), РЭС10 (паспорта РС4.524.302,
РС4.524.312, РС4.524.319). Кнопка SB1-КМ1,П2К;переключатель SA1 l и выключатель питания Q1—тумблер ТП1-2, 1В2-1.М11.
Трансформатор Т1 аналогичен используемому в ранее описанном переговорном устройстве, но его обмотка III должна содержать вдвое большее число витков. Можно использовать также и готовые унифицированные трансформаторы ТПП216, ТПП217, ТПП218, ТПП225, ТПП226, ТПП234-ТГ1П238, ТПП247, ТПП248 и др., соединив соответствующим образом их обмотки для получения нужного напряжения (справочные данные приведены в журнале "Радио , 1982 г.,
No 1,c.59—60).
Большая часть элементов переговорного устройства смонтирована на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм (рис. 17). Установочные отверстия элементов рассчитаны под оксидные конденсаторы К50-6 или K.50-16, реле РЭС15; типы остальных элементов указаны на принципиальной схеме.
Печатную плату и трансформатор питания целесообразно разместить в корпусе телефонного аппарата Е1 (желательно использовать аппарат без номеронабирателя, например ТА-68ЦБ-2). В этом случае коммутационные элементы SA1, SB1, Q1 располагают на передней наклонной стенке корпуса. Если же габаритные размеры трансформатора Т1 нс позволят разместить его и печатную плату в корпусе аппарата, переговорное устройство собирают в отдельном корпусе. выполненном в виде подставки под телефонный аппарат.
Если устройство собрано из исправных деталей и без ошибок, то
налаживания оно не требует.
Такое переговорное устройство имеет недостаток: первый або-нент должен переключать тумблер для ведения разговора (до разговора и после разговора). Это неудобно, так как, во-первых, требуются дополнительные действия и, во-вторых, если по окончании разговора первый абонент забудет установить переключатель в исходное положение, то второй абонент не сможет дозвониться до первого. Кроме того, и нажатие кнопки вызова — это тоже дополнительные действия Наиболее удобным в пользовании было бы переговорное устройство, в котором вызов абонента осуществлялся бы простым
снятием трубки. ..
Принципиальная схема устройства, отвечающего такому требованию, приведена на рис. 18. В этом устройстве оба абонента равнозначны.
Предположим, первому абоненту необходимо связаться со вторым В этом случае он снимает трубку, и положительное напряжение через нормально замкнутые контакты реле К2.1, сопротивление те-
лефонного аппарата E1 и резистор R1 подается на базу транзистора VT1. Реле К1 срабатывает и контактами К1.2 замкнет цепь питания реле К4, а контактами К 1.1 замкнет линию подачи вызывного тока на аппарат Е2. Реле К4, управляемое импульсами генератора на логических элементах DD1.1 и DD1.2, будет периодически срабатывать с частотой 0,2...0,25 Гц, а его контакты К4.1 станут подавать на аппарат Е2 вызывное переменное напряжение, в результате чего и в этом аппарате будет звонить звонок. При снятии телефонной трубки аппарата Е2 на базу транзистора VT3 поступает открывающее его отрицательное напряжение, срабатывает реле КЗ и контактами КЗ.1 обесточивает реле К4. Одновременно срабатывает реле К2 и контактами К2.1 подключает линию аппарата Е1 к линии аппарата К2. Можно вести разговор. В течение разговора реле К1—КЗ находятся под током, а после возвращения трубок обоих телефонных аппаратов на рычаги устанавливаются в исходное состояние.
Аналогично работает переговорное устройство и при вызове первого абонента вторым.
Конденсаторы С2, С4 предотвращают вибрацию якорей реле К1, К2 при прохождении через телефонные аппараты и резисторы R1 и R5 тока вызова, а также замыкают по переменному току цепь вы
зывного сигнала. Эти конденсаторы, кроме того. не позволяют отпускать реле К1 <К2) при переключении контактов К2.1 (К 1.1) соответственно. Конденсатор С1 замыкает разговорную цепь по переменному току. Кроме того, наличие этого конденсатора позволяет контролировать исправность линии вызываемого абонента: если линия исправна, то в трубке вызывающего абонента слышен сигнал вызывного тока (50 Гц).
Источник питания данного переговорного устройства точно такой же, как и в предыдущем устройстве.
Микросхему К155ЛН1 (DDI) можно заменить аналогичной из серий К133, К555. Можно также применить микросхему K155JIA3 (или ее аналоги из других серий), соединив входы каждого ее элемента вместе. Транзистор VT3 может быть серий КТ501 (Г—М), КТ502 (с любыми буквами), КТ203 (А,Б), КТ361 (В—Е). Реле К1 и К2—РЭС48 (паспорт РС4.590.207) или РЭС9 (паспорт РС4.524.201). Конденсатор С1 — К73-16, К73-17, МБМ. Остальные детали — тех же типов, что и в предыдущем устройстве.
Все детали переговорного устройства, за исключением трансформатора Т1, предохранителя FU1 и выключателя питания Q1, размещены на печатной плате (рис. 19). Использованы реле типов РЭС15 (КЗ, К4), РЭС48 (К1, К2), конденсатор С 1 — К73-17.
На рис. 20 представлена схема еще одного, третьего, варианта переговорного устройства с двухпроводной линией связи. Это устройство работает следующим образом.
Допустим, что контакты выключателя Q1 замкнуты, питание подано на элементы устройства, а трубки телефонных аппаратов Е1, Е2 находятся в исходном положении. Контакты рычажных переключателей телефонных аппаратов при этом подключают к зажимам аппаратов последовательно соединенные звонок и конденсатор; сопротивление аппарата постоянному току бесконечно велико, ток в линиях аппаратов отсутствует, и электромагнитные реле К1—К5 обесточены.
Если первый абонент (обладающий телефонным аппаратом Е1) желает вызвать второго абонента, он должен снять трубку аппарата Е1. При этом к линии будет подключено сопротивление аппарата Е1, составляющее несколько сотен ом, и в линии потечет ток по цепи:
"плюс" источника питания — обмотка реле КЗ — нормально замкнутые контакты К4.1 — внутреннее сопротивление телефонного аппарата Е1 — обмотка реле К1 — общий провод источника питания. Реле К1 и КЗ сработают. Контакты КЗ.1 замкнут цепь обмотки реле К5, которое начнет срабатывать с частотой 0,5...1 Гц, вырабатываемой симметричным мультивибратором на транзисторах VT1, VT2. Через замыкающие контакты К5.1 на аппарат Е2 будет периодически поступать переменное напряжение 50 Гц, приводящее в действие звонок аппарата. Цепь подачи вызывного напряжения такова: верхний (по схеме) вывод обмотки II трансформатора Т1, замыкающие контакты К5.1 и К 1.1, аппарат Е2, параллельно соединенные обмотка реле К4 и конденсатор СЗ, общин провод, соединенный с нижним (по схеме) выводом обмотки II. Услышав звонок, абонент снимет трубку аппарата Е2. Сработает реле К4. В момент нахождения контактов К5.1 в показанном на схеме положении сработает реле К2 и контактами К2.1 обесточит обмотку реле К5. Реле КЗ также отпустит. Абоненты могут вести разговор. Разговорный ток протекает через обмотки реле Kl, K4, К2, аппараты El, E2, а также через конденсаторы С1—СЗ. В течение разговора под током находятся обмотки реле Kl, К2, K4, а реле K4 и К5 обесточены. После возвращения трубок обоих аппаратов на рычаги все реле отпускают.
Аналогично работает переговорное устройство и при вызове первого абонента вторым.
Конденсаторы С1, СЗ предотвращают вибрацию якорей реле Kl, K4 при прохождении вызывного тока, а также замыкают по переменному току цепь вызывного сигнала. Кроме того, эти конденсаторы не позволяют отпускать реле Kl (K4) при переключении контактов К4.1 (К 1.1). Конденсатор С2 замыкает разговорную цепь по переменному току. Помимо этого, наличие конденсатора С2 позволяет контролировать исправность линии вызываемого абонента: если линия исправна, то в трубке вызывающего абонента слышен сигнал вызывного тока (50 Гц).
Диод VD1 гасит импульсы напряжения, возникающие на обмотке реле К5 в момент его переключения. Шунтирование диодами обмоток других реле не требуется, поскольку они не управляются транзисторами.
Постоянное напряжение +50 В получают с помощью выпрямительного моста VD2 и конденсатора Сб.
В качестве транзисторов VT1, VT2 можно использовать транзисторы типов КТ503 (Д,Е), КТ608Б, КТ3117А, КТ815 (В,Г). При замене транзисторов следует иметь в виду, что их предельное рабочее напряжение должно быть не менее 60 В, а статический коэффициент передачи тока базы — не менее 40. Диод VD1 может быть типов Д220 (А, Б), Д223 (А, Б), Д226, КД102 (А, Б), КД105, КД106; конденсаторы С1—СЗ — К73—17, С4—С6 — К50-24. Можно использовать и другие типы конденсаторов с рабочим напряжением не менее 60 В. Реле К1—К5 — РЭС15, паспорт РС4.591.001. Можно применять ре-
ле других типов с рабочим током не более 20 мА. При этом их рабочее напряжение должно быть примерно вдвое меньше напряжения источника питания. Трансформатор Т1 выполнен на ленточном магнитопроводе ШЛ16х25. Обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-2 0,08; обмотка II — 410 витков провода ПЭВ-2 0,12; обмотка III — 410 витков провода ПЭВ-2 0,14.
Вес элементы переговорного устройства размещены в корпусе одного из телефонных аппаратов.
В налаживании устройство не нуждается.
На рис. 21 представлена схема еще одного варианта переговорного устройства. Отличие его от предыдущего состоит в том, что допускается подключение к линии нескольких телефонных аппаратов. Кроме того, для питания аппаратов используется только одно напряжение, получаемое от трансформатора.
Каждый из двух телефонных аппаратов, показанных на схеме, снабжен абонентским комплектом (А1 или А2). Абонентский комплект обеспечивает формирование импульсов вызывного напряжения в линии связи, воздействующего на звонки телефонных аппаратов. На логических элементах DD1.1, DD1.2 микросхемы DD1 выполнен генератор импульсов частоты 25...30 Гц. Через логические элементы DD1.3 и DD1.4, резистор R3 импульсы воздействуют на базу транзистора VT1, образующего вместе с транзистором VT2 составной транзистор. Эмиттер и коллектор транзистора VT2 подключены к линии связи. В исходном состоянии трубки телефонных аппаратов лежат на рычагах, контакты кнопок SB1 абонентских комплектов находятся в показанном на схеме положении, транзисторы VT1 и VT2 закрыты. Для вызова второго абонента первым последний должен нажать кнопку вызова SB1. При этом на выводе 9 микросхемы DD1 появится
напряжение высокого уровня, разрешающее прохождение импульсов генератора на базу транзистора VT1. Транзистор VT2 будет периодически замыкать линию связи, импульсное напряжение будет воздействовать на телефонный аппарат Е2, в котором зазвонит звонок, а аппарат Е1 на это время будет отключаться от линии второй парой контактов кнопки SB1.
Рассмотрим, каким образом импульсное однополярное напряжение заставляет звучать звонок. Путь прохождения тока через звонок телефонного аппарата показан на рис. 22. Когда транзистор VT2 находится в закрытом состоянии, он не воздействует на линию связи, и через резистор R5 и конденсатор С телефонного аппарата от источника напряжения Е протекает зарядный ток в направлении, показанном на рис. 22,а. При этом молоточек звонка НА отклоняется в одну сторону, ударяя по чашке. Открывание транзистора VT2 вызывает замыкание линии связи через небольшое (сотни ом) сопротивление открытого транзистора (на рис. 22,б оно не показано). Конденсатор С разряжается на обмотку звонка НА. Направление тока, как видно из рисунка, противоположно показанному на предыдущем рисунке. Таким образом, через катушку звонка протекает переменный ток, приводя в движение молоточек звонка.
После того, как абоненты снимают трубки с аппаратов Е1 и Е2, можно вести разговор. При этом аппараты соединены параллельно и через резистор R5 подключены к источнику напряжения (мостовой выпрямитель VD3 и конденсатор СЗ). Наличие резистора R5 обеспечивает передачу разговорного тока От одного абонента к другому и ограничивает ток через открытый транзистор VT2.
Первый абонент может снимать трубку своего аппарата как до нажатия кнопки "Вызов", так и после — это не имеет значения.
В переговорном устройстве можно использовать следующие детали. Микросхема DD1 — любая из серий К176, К561, К164, К564. Транзистор VT1 — КТ503 (Д,Е), КТ3117 (А,Б), КТ608 (А,Б), КТ630 (с любыми буквами); VT2 — КТ815 (В,Г), КТ817 (В,Г), КТ630 (с любыми буквами). Стабилитрон VD1 может быть типа Д814 (А,Б). Диод VD1 — КД510А, КД521А, КД102 (А,Б), Д223 (А,Б). Мостовой выпрямитель VD3 — КЦ402, КЦ405, КЦ407 (с любыми буквами). Конденсаторы: С1 — КМ-бб, КЛС, К10-7в; С2 — К50-С,К50-16, К50-12; СЗ — К50-24. Кнопка SB1 — КМ2-1, П2К;
выключатель питания Q1 — ТВ2-1, Tl, MT1. Трансформатор Т1 намотан на сердечнике ШЛ 16х25. Обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-2 0,11; обмотка II — 420 витков провода ПЭВ-2 0,2.
Элементы, входящие в состав абонентских комплектов А1 и А2, смонтированы на небольших платах, которые размещены в корпусах телефонных аппаратов; детали выпрямителя собраны в отдельном корпусе.
К линии связи могут быть подключены и другие телефонные аппараты совместно с абонентскими комплектами. Число аппаратов ограничивается вызывным током, который должен быть достаточен для работы звонков во всех аппаратах. Поскольку при нажатии кнопки вызова будут работать звонки во всех аппаратах, целесообразно установить число сигналов, соответствующих каждому абоненту; трубку будет снимать в этом случае только один абонент. Можно также условиться о сигнале общего вызова, когда трубки снимают все абоненты одновременно и ведут общий разговор.
Налаживание переговорного устройства состоит в подборе резистора R5, что должно обеспечить достаточный вызывной ток для нормальной работы звонков всех аппаратов.
Сопротивление этого резистора определяет также разговорный ток, протекающий через телефонные аппараты; ток через каждый аппарат нс должен превышать 20...30 мА; при этом сопротивление резистора R5 не должно быть меньше 1 кОм. Если же для обеспечения нормальной работы звонков этот резистор имеет меньшее сопротивление, то для ограничения разговорного тока следует включить резисторы последовательно с каждым из телефонных аппаратов.