Электронные самоделки

Об индикаторах занятости телефонной линии (ТЛ) не знает разве что ленивый. Однако среди множества разнообразных схем, которые были изучены на практике, очень мало соответствуют определению «простых» и «эффективных». Одно из таких устройств — индикатор занятости ТЛ — собирается на микросхеме LTC1540. Эта микросхема представляет собой компаратор, имеющий очень высокую чувствительность по входу и управляющий нагрузкой в виде светодиодного индикатора. Напряжение питания микросхемы 3— 20 В, а потребляемый ток очень мал — порядка единиц микроампер. Благодаря таким параметрам микросхема LТC1540 практически не нагружает телефонную линию.

На рис. 2.1 представлена электрическая схема индикатора занятости линии.

2.1.1. Принцип работы схемы

Напряжение питания поступает от телефонной линии. Резистор R1 ограничивает ток питания микросхемы после выпрямительного моста VD1—VD4. Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения. При «свободной» линии напряжение в ТЛ имеет постоянный вид тока и находится в диапазоне 60—100 В. Если у абонента снята трубка, то напряжение в ТЛ падает до 3-10 В. Эта особенность ТЛ и используется в устройстве «индикатора».

Пока напряжение в ТЛ более 20 В (этот порог чувствительности устанавливается делителем на резисторах R2, R3), на выходе микросхемы (вывод 8 DA1) присутствует низкий уровень и светодиод HL1 не светится. Если напряжение в средней точки резистивного делителя ниже +20 В (относительно «-» питания, т. е. точки «В»), на выходе микросхемы появляется высокий уровень и светодиод HL1 начинает светиться. На схеме намеренно не указан тип светодиодного индикатора, т. к. в качестве HL1 возможно применение практически любого светодиода с током 5…20 мА. Оптимальные результаты достигаются при применении «мигающего» светодиода, например L-36B, L-816BRSC-B и аналогичных.

Индикатор HL1 и ограничительный резистор R4 можно заменить пьезоэлектрическим капсюлем-генератором ЗЧ, например FMQ-2015B, FY-14A или аналогичным. Если применить показанный внизу рисунка капсюль НА1 KPI-4332-12, звук индикатора будет прерывистым, что еще более привлечет внимание, если устройство используется в качестве сигнализатора «прослушки» линии.

2.1.2. Налаживание

При подключении капсюля следует соблюдать полярность так, как показано на рисунке.

Полярность подключения к ТЛ не принципиальна. Устройство в налаживании не нуждается.

Вместо диодов VD1—VD4 применяют КД105, КД103, Д220 с любым буквенным индексом или готовые диодные сборки, например КЦ402, КЦ405, КЦ407, КЦ410 с любым буквенным индексом.

Кроме рассмотренного варианта, данный электронный узел и в частности микросхему LTC1540 применяют в других устройствах, например, в параметрических сигнализаторах различного назначения, где требуется высокое входное сопротивление, малый ток потребления и чувствительный порог срабатывания (переключения) микросхемы-компаратора, гистерезис которого находится в пределах всего 0,3–0,5 В.

Иногда возникает необходимость световой индикации поступающих телефонных звонков. Индикатор может потребоваться в ситуациях, когда по каким-то причинам вызывное устройство телефонного аппарата отключено или убавлена его громкость; телефонным аппаратом пользуются люди с ослабленным слухом; аппарат установлен в шумном помещении, например, в автомобильном гараже, заводском цеху и в других подходящих случаях.

От других аналогичных устройств конструкцию отличает то, что для индикации могут использоваться несколько ламп накаливания, рассчитанных на напряжение 220 В. Устройство позволяет в случае аварии избегать выхода из строя абонентских телефонных аппаратов, линий связи и оборудования АТС.

Схема устройства показана на рис. 2.2.

Для изоляции входной части устройства от силового узла используются тиристорные оптроны U1 и U2, которые обеспечивают надежную развязку от сетевого напряжения.

2.2.1. Принцип действия устройства

При поступлении вызывного сигнала переменное напряжение через ограничительные резисторы R1, R2 и конденсаторы C1, C2 поступает для выпрямления на диодный мост VD1. Выпрямленное напряжение фильтруется конденсатором C3. В качестве нагрузки к выходу диодного моста VD1 последовательно подключены светодиод HL1 и излучающие диоды оптронов U1 и U2.

Когда поступает вызывной сигнал, тиристорные части оптронов открываются, через диодный мост VD2 и управляющие электроды тиристоров VS1, VS2 начинает протекать ток, достаточный для того, чтобы тиристоры открылись, что будет сопровождаться зажиганием лампы EL1.

Номиналы элементов подобраны таким образом, чтобы при вызывном сигнале лампа светилась, незначительно мерцая, почти полным накалом, а при наборе номера следовали короткие вспышки примерно вполовину мощности. Такой режим не создает неудобств при пользовании телефонным аппаратом. При необходимости полностью исключить мерцание лампы во время набора номера можно установить в телефонный аппарат дополнительный выключатель, который бы отключал световой сигнализатор от телефонной линии при поднятии трубки. Конденсатор СЗ предотвращает случайные вспышки лампы при коротких импульсных помехах в телефонной линии.

2.2.2. О деталях

Резисторы можно применить типов МЛТ, С2-23. Конденсаторы C1, C2 — К73-11, К73-17, К73-29, C3 — К50-35. Малогабаритные диодные мосты КЦ422Г можно заменить на КЦ407А или выпрямительными диодами серий КД209, КД258 (с индексами Б — Д), КД105 (Б — Г). Тиристорные оптроны АОУ103В можно заменить на 3ОУ103 с индексами А — В или АОУ103Б. Оптрон ЗОУ103Г, по справочным данным, выдерживает выходное обратное напряжение до 400 В. При его применении два оптрона можно заменить одним, в этом случае выравнивающие напряжение резисторы R3 и R4 не нужны.

В устройстве можно применить тиристоры серии КУ202 с индексами К, Л, М, а при мощности ламп накаливания не более 400 Вт — КУ201Л. Устанавливать тиристоры на теплоотводы не требуется.

Предохранитель FU1 выбирают на ток, примерно вдвое больший, чем потребляют лампы. Например, если в качестве нагрузки будет подключена одна лампа на 200 Вт, то предохранитель должен быть рассчитан на 2 А.

2.2.3. Налаживание

Правильно собранный из исправных деталей индикатор звонков начинает работать сразу. К телефонной линии следует подключать не более одного индикатора. При необходимости можно подключить к устройству несколько ламп накаливания, разместив их в разных помещениях.

2.3.1. Простой вариант устройства управления

Телефонная сеть, кроме своего прямого назначения, обладает еще несколькими преимуществами, которые разумно, без вреда для других абонентов, можно эффективно использовать.

Схема телефонной приставки, которую я предлагаю на рис. 2.3, окажет несомненную пользу радиолюбителю, который хочет управлять (включать/выключать) электронные устройства, посылая телефонный вызов по своему номеру.

Очевидно, что связаться по телефону можно из любой точки мира (международная связь), другого города в составе одной страны (междугородная связь), а также практически из любого места (обладая мобильным сотовым телефоном). Область применения предлагаемого устройства ограничивается только фантазией радиолюбителя и особенностями электронных устройств нагрузки (которыми управляет телефонная приставка).

Например, уезжая надолго из квартиры, предусмотрительно подключив в качестве нагрузки таймер с лампой освещения, удается вводить в заблуждение потенциальных воров, для которых включенный в квартире свет — это несомненный признак наличия хозяев.

Устройство реагирует на телефонные звонки не сразу после подачи вызывных посылок (звонков), а после прошествия их определенного количества (устанавливается каждым пользователем индивидуально). Благодаря применению в устройстве популярной микросхемы К561ИЕ8, есть возможность установить режим включения приставки после того, как она пропустит от 1 до 9 звонков. Это позволит не реагировать на случайные звонки, т. к. обычно вызывающий абонент посылает сигнал вызова, состоящий из 4…5 звонков, и отключается. Отличительная черта приставки в том, что она используется одновременно с другим или другими телефонными аппаратами, подключенными в линию параллельно. Главное условие надежной эксплуатации состоит в том, чтобы в качестве телефонных аппаратов, работающих в линии одновременно с рекомендуемой приставкой, не было телефона с АОН.

Переменное напряжение, возникающее в линии при вызове, беспрепятственно проходит через конденсатор С1 и выпрямляется диодным мостом VD1. Частота вызывного сигнала примерно равна 32 Гц ±10 %. Для сглаживания этих пульсаций напряжения предусмотрен оксидный конденсатор С3. Благодаря ему, форма сигнала на входе оптронного ключа DA1 близка к прямой линии. Оптоэлектронный ключ открывается, и напряжение высокого уровня поступает на тактовый вход С счетчиков DD1 и DD2.

Если на входе ЕС (вывод 13 DD1) низкий уровень, то счетчик переключается положительным перепадом напряжения по тактовому входу С. Изменение состояния выходов счетчика происходит после первого сигнала вызова. Изначально на первом выходе счетчика (вывод 2 DD1) устанавливается напряжение высокого уровня (на остальных — сигнал логического «0»). С новым звонком высокий уровень напряжения будет поочередно присутствовать на каждом выходе счетчика DD1. Таким образом, девятый вызов-сигнал определит высокий уровень напряжения на выводе 11 микросхемы DD1. Одновременно этот уровень окажется на выводе 13 микросхемы DD1. Теперь новые импульсы на тактовом входе С уже не будут изменять состояние счетчика.

Высокий уровень через ограничительный резистор R4 достигнет транзистора VT1. Транзистор откроется и замкнет цепь питания реле К1. Контактами К1.1 реле будет коммутировать устройства нагрузки.

При высоком уровне напряжения на входе ЕС счетчика действие тактового входа запрещается, и счет останавливается. При высоком уровне на входе сброса R (вывод 15 DD1) счетчик очищается до исходного состояния. Исходное состояние — это когда все выходы имеют низкий уровень. Сброс счетчика в нулевое состояние происходит при каждом новом включении питания узла. Тогда при подаче питания оксидный конденсатор С2 заряжается от источника питания через резистор R2. По окончании зарядки (через 2…4 сек) на выводе 15 DD1 устанавливается низкий уровень напряжения и счетчик готов к работе.

Цепь С4К5 нейтрализует паразитные помехи, заметные на экране осциллографа при вызывном сигнале телефонной линии. Аналогичный узел собран на микросхеме DD2. После того как реле К1 включилось, его контакты второй группы К1.2 переключают оптоэлектронный ключ на вход второго счетчика. После того как вторая пачка вызывных посылок, состоящая из 9 вызов-сигналов, поступит на вход приставки, на выводе 11 DD2 установится высокий уровень, который появится и на выводе сброса первого счетчика. Таким образом, микросхемы DD1 и DD2 обнулятся, транзистор VT1 закроется, и реле обесточится. Контакты К1.2 переключат оптронный ключ на тактовый вход первого счетчика и цикл повторится сначала.

Диодный мост можно заменить на КЦ402, КЦ405 с любым буквенным индексом. Конденсатор С1 типа МБМ, МБГО, К73-3 на рабочее напряжение не ниже 100 В. Оксидный конденсатор С3 типа К50-6, К50-12 на рабочее напряжение 50 В. Конденсатор С2 — типа К50-24 на напряжение не менее 16 В. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,5. Реле К1 — любое, уверенно срабатывающее при напряжении 10 В на обмотке. Максимально допустимая мощность нагрузки определяется электрическими характеристиками реле К1.

Оптоэлектронный ключ можно заменить КР293КП4В.

Транзистор VT1 типа КТ603, КТ608 с любым буквенным индексом. Диод VD2 препятствует броскам обратного тока через реле К1. VD2 можно заменить на КД102, КД105, КД212 с любым буквенным индексом.

Налаживание устройства сводится к подбору оптимального значения емкости конденсатора С3. Если емкость конденсатора увеличить, то он не успеет разрядиться в интервале времени между вызывными посылками АТС — оптронный ключ DA1 будет замкнут дольше, чем длится вызывная посылка и счетчик DD1 воспримет несколько вызывных посылок, как одну и весь алгоритм работы устройства потеряет смысл. Если емкость конденсатора С3 уменьшить, то это приведет к тому, что недостаточно сглаженные пульсации напряжения при замыкании телефонной линии с частотой 32 Гц во время вызывной посылки станут помехой для счетчика DD1.

Элементы устройства монтируются на плату, изготовленную из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, которая закрепляется в пластмассовом корпусе 50^60 мм. Проводящая поверхность (фольга) аккуратно разрезается на сектора, к которым методом пайки крепятся выводы электронных элементов. В корпусе прибора устанавливается разъем типа МРН-14-1, благодаря которому устройство легко отстыковать и перенести в желаемое место.

Потребляемый ток устройства в режиме ожидания не более 8 мА. Напряжение питания находится в пределах 5…15 В. Если напряжение питания изменяется (относительно рекомендуемого на схеме), это повлечет за собой замену реле К1. Исполнительное реле должно четко срабатывать при напряжении на обмотке 2–2,5 В меньшем, чем напряжение источника питания.

Источник питания — стабилизированный, с понижающим трансформатором. Это обеспечивает необходимую развязку сетевого напряжения и телефонной линии.

Помех для нормальной работы телефонного аппарата ТА в связи с параллельным включением данного устройства не обнаружено. Замыкание исполнительных контактов реле К1.1 происходит во время действия вызывных посылок с АТС, начиная с 9 вызова (определяется подключением к соответствующему выходу счетчика DD1) и прекращается с 9 вызов-посылкой АТС следующего звонка. Включенное состояние устройства нагрузки может иметь место сколь угодно долго, пока не поступит вторая длительная серия звонков.

Основной помехой для нормальной работы устройства являются «случайные» телефонные звонки (от которых, естественно, никто не застрахован) на данный телефонный номер, к которому подключена приставка. Если кто-то позвонит и даст серию звонков (вызовов, гудков) не менее 9, устройство включит исполнительное реле и нагрузки, а при следующей такой серии звонков, выключит нагрузку, что может привести к несанкционированным последствиям в зависимости от того, какое устройство управления или звуковой сигнализации подключено к контактам исполнительного реле К1.1. Кроме того, как показывает практика, при вызовах с мобильного телефона городская АТС «пропускает» не более 7–8 посылок с последующим сбросом. Уменьшение количества посылок, после которых произойдет реакция узла, приведет к увеличению ложных срабатываний (см. ранее).

Эти моменты следует иметь в виду при эксплуатации устройства. Таким образом, включать его надо на определенное время, когда очевидна или предполагается возможность и необходимость управления каким-либо устройством нагрузки с помощью телефонной линии.

2.3.2. Альтернативный вариант

Чтобы собрать устройство, лишенное перечисленных ранее недостатков, с тем, чтобы его можно было эксплуатировать в любое время с возможностью постоянного подключения к телефонной линии, не опасаясь ложных срабатываний, рекомендую альтернативную схему приставки, представленную на рис. 2.4.

Это устройство позволяет проверить состояние шлейфа охраны в любое время суток, а также подать импульс для включения какого-либо устройства нагрузки (например, осветительной лампы для имитации эффекта присутствия) длительностью до 1 мин. Источник питания подключается контактами исполнительного реле К2.1 только тогда, когда с телефонной линии поступит вызов-сигнал. Этим решением достигается экономичность в работе устройства.

К телефонной линии (ТЛ) постоянно подключен диодный мост VD1 через конденсатор С1. Конденсатор не пропускает постоянную составляющую напряжения, поэтому данное устройство не является нагрузкой для ТЛ (имеет большое сопротивление) пока нет вызовов.

С приходом первой посылки (вызова с ТЛ) срабатывает реле К1, контакты которого замыкают цепь управления одновибратором на микросхеме DD1. Количество замыканий реле соответствует количеству вызов-посылок от ТЛ.

На элементах микросхемы DD1 собран одновибратор, исключающий эффект «дребезга» контактов. Одновибратор необходим для стабильной помехоустойчивой работы устройства. Благодаря зарядной цепи С4R4 выходной импульс с вывода 10 DD1.1 по длительности перекрывает продолжительность вызов-посылки. После прихода пятого вызова (зависит от подключения к выходу счетчика DD2) на выводе 1 DD2 установится высокий уровень напряжения. Это приведет к остановке счета, т. к. этот же сигнал поступит на вывод 15 DD2 (вход сброса R). Далее, этот сигнал через ограничивающий резистор R6 поступит в базу транзистора VT2, включенного как усилитель тока. Транзистор VT2 открывается и вызывает срабатывание реле К3, которое соответственно своими контактами К3.1 подключает к ТЛ стандартный телефонный аппарат (ТА). ТА в данной схеме (со снятой предварительно трубкой) имитирует подключение к ТЛ реального ТА.

При поступлении сигнала вызова от ТЛ выпрямляется диодным мостом VD1 и сглаживается оксидным конденсатором С2, в результате чего постоянное напряжение поступает на узел задержки на элементах R1R2C3 и на транзистор VT1, управляющий работой реле К2. После первого вызов-сигнала с ТЛ транзистор VT1 открывается и включает реле К2, которое своими контактами К2.1 подключает источник питания к элементам устройства. Оксидный конденсатор С3 при этом заряжается с каждой вызов-посылкой через резистор R1, и после прекращения вызов-посылок отдает накопленный заряд, обеспечивая открытое состояние транзистора VT1 и включенное — реле К2 еще в течение 35–38 сек. Затем реле К2 отключается, контакты К2.1 размыкаются, напряжение питания от источника более не поступает, размыкаются контакты реле К3.1 (ТА отключается от ТЛ). Теперь восстановлено первоначальное состояние и устройство готово к приему следующих вызов-посылок.

Узел звуковой сигнализации собран на пьезоэлектрическом капсюле НА1 со встроенным генератором ЗЧ внутри. Благодаря применению такого капсюля, существенно упрощается схема, поэтому нет необходимости в дополнительном генераторе ЗЧ. Как работает звуковая сигнализация?

К контактам шлейфа охраны Х1 постоянно подключен концевой выключатель (геркон или микропереключатель, установленный на входной двери, датчик движения или аналогичное устройство-датчик, дистанционно контролирующее помещение) с нормально разомкнутыми контактами. При нормально разомкнутых контактах шлейф охраны считается не нарушенным.

При нарушении шлейфа охраны контакты шлейфа Х1 замыкаются и подключают звуковой капсюль НА1. Но он не активен, т. к. контакты реле К2.1 разомкнуты. Это сделано специально, чтобы «замаскировать» устройство, пока нет проверки по ТЛ. Если требуется постоянная звуковая сигнализация, капсюль НА1 подключают иначе или с помощью дублирующего шлейфа включают еще один капсюль (такие схемы многократно описаны в литературе и представляют собой «классику» охранных сигнализационных систем). Но это может только отпугнуть нарушителя.

В данном случае капсюль не звучит, пока не будет проверки с помощью ТЛ. В этом случае (см. ранее) контакты К2.1 оказываются замкнутыми, и в течение 35–38 сек (в зависимости от задержки выключения реле К2, определяемой значениями элементов С3R2) и капсюль НА1 излучает громкий звук. Его располагают рядом (снятой с ТА) с телефонной трубкой, поэтому при подключении ТА к ТЛ в линию передается звуковой сигнал.

Если в качестве капсюля НА1 применить капсюль с прерывистым сигналом ЗЧ (или с сигналом сирены — такие капсюли также есть в продаже), эффект получится еще более привлекательным.

Набрав номер телефона объекта, абонент в трубке слышит пять вызывных посылок (гудков), после этого имитацию подключения к ТЛ телефона, а далее — или тишину (или акустический фон помещения, где установлен ТА со снятой телефонной трубкой) или звуковой сигнал тревоги от капсюля НА1. Имитация автоматического снятия трубки уже может насторожить потенциальных криминальных элементов, проверяющих по телефону факт отсутствия дома хозяев, поэтому данное устройство выполняет еще одну полезную функцию по предупреждению правонарушений и преступлений.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25 или аналогичные. Оксидный конденсатор С3 с малым током утечки, например, К53-8 или аналогичный. Остальные оксидные конденсаторы типа К50-24. Транзисторы VT1, VT2 однотипные. Кроме указанных на электрической схеме, их можно заменить КТ503, 2N5551, КТ603, КТ605, КТ608, КТ940 с любым буквенным индексом или аналогичные.

Реле К1—К3 на напряжение срабатывания 7—10 В с током 25–40 мА. В авторском варианте применены реле РЭС-15 (исполнение РС4.591.003). Их можно заменить WJ118-1C, Relpol RM85-2011-35-1012, 111SC-DD12-W, JZC-20F(4088) и аналогичные.

Диоды VD2, VD3 служат для исключения бросков обратного тока при включении-отключении соответствующих реле, защищая при этом соответственно транзисторы VT1 и VT2.

Остальные элементы подбирают по аналогии с предыдущей схемой. Напряжение стабилизированного источника питания 10–13 В.

Устройство просто в сборке и повторении, не требует дорогостоящих деталей и может быть собрано всего за один вечер. Оно также не требует налаживания, и при исправных элементах и безошибочном монтаже начинает работать сразу и надежно. По сути, электрическая схема настолько проста и естественна, что в ней попросту нечему ломаться. Именно к простоте оригинальных конструкций без потери их качества и стремится автор в своих разработках.

Самая ненадежная часть данного устройства — слаботочные электромагнитные реле (СЭМР) К1—К3. Хотя рекомендуемые реле имеют долгий срок наработки до отказа, все же предполагать, что устройство будет служить десятилетиями трудно. В этой области есть простор для дополнительного совершенствования схемы, достижимом, например, при замене СЭМР на оптроны.

Применение RC-цепи в качестве времязадающей также сделано для простоты схемы (вместо этого узла можно установить цифровой счетчик времени, более точный). Поэтому задержка выключения (отсоединения устройства от ТЛ) может колебаться время от времени и это колебание достигать 10 % от расчетного — 35 сек. Задержка выключения узла пропорционально зависит от емкости оксидного конденсатора С3. Но в данной схеме это не принципиально, т. к. и с таким «недостатком» устройство работает в авторском варианте надежно и эффективно.

Устройство можно совершенствовать практически до бесконечности, заменяя отдельные его блоки и узлы.

Так, например, с помощью несложной доработки устройства, которая сейчас проходит авторские испытания, можно с помощью ТА с тональным набором управлять различными устройствами нагрузки, как-то: включить мощный ревун, свет во всей квартире или заблокировать дверь на лоджию с помощью электромагнита.

При использовании реле К2 или К3 с двумя и более группами контактов разумно одну из таких групп подключить для коммутации освещения в помещении. Это придаст устройству дополнительный колорит, интерьерам привлекательность, а для криминальных элементов имитацию наличия дома хозяев. И все это можно осуществить дистанционно с помощью обычного или сотового телефона в любое время суток.

Подключив в качестве шлейфа Х1 не один, а несколько шлейфов (датчиков) и соответственно к ним различные по тональности генераторы ЗЧ (или генераторы с прерыванием), можно дистанционно с помощью ТЛ за один звонок контролировать сразу несколько устройств (например, дверь на лоджию, входную дверь, целостность стекол и даже… закрытую дверь холодильника). Поэтому в данном направлении имеется большой простор для творчества.

2.4.1. Безопасность

С прогрессивным развитием сотовой связи мобильные телефонные аппараты стали широко доступны. Как правило, мобильный телефонный аппарат (далее МТА) может работать на расстоянии до 1500 м от базовой станции.

Как известно, каждому сотовому аппарату присваивается свой электронный серийный номер (ESN), который кодируется в микрочипе телефона при изготовлении телефона. Активируя SIM-карту (Subscriber Identity Module) — микрочип, в котором «прошит» абонентский номер, мобильный телефонный аппарат получает мобильный идентификационный номер (MIN).

Площадь, охватываемая сетью GSM (Global System for Mobile communications, — глобальная система мобильной связи), разбита на отдельные, прилегающие друг к другу ячейки (соты) — отсюда пошло название «сотовая связь», в центре которых находятся приемопередающие базовые станции. Обычно такая станция имеет шесть передатчиков, которые расположены с диаграммой направленности 120° и обеспечивают равномерное покрытие площади. Одна средняя современная станция одновременно может обслуживать до 1000 каналов. Площадь «соты» в городе составляет около 0,5–1 км², вне города в зависимости от географического расположения она может достигать и 20, и 50 км². Телефонный обмен в каждой «соте» управляется базовой станцией, которая принимает и передает сигналы в большом диапазоне радиочастот (выделенный канал — шаг для каждого сотового телефона минимальный). Базовая станция подключена к проводной телефонной сети и оснащена аппаратурой преобразования высокочастотного сигнала сотового телефона в низкочастотный сигнал проводного телефона и наоборот, чем обеспечивается сопряжение этих двух систем. Технически современная аппаратура базовой станции занимает площадь 1…3 м² и располагается в пределах одного небольшого помещения, где ее работа осуществляется в автоматическом режиме. Для стабильной работы такой станции необходимо лишь наличие проводной связи с телефонным узлом (АТС) и сетевое питание 220 В. В городах и населенных пунктах с большим скоплением домов передатчики базовых станций располагаются прямо на крышах домов. В пригородах и на открытой местности используются вышки в несколько секций (их часто можно увидеть расположенными вдоль шоссе).

Зона покрытия соседних станций соприкасается. При передвижении телефонного аппарата между зонами покрытия соседних станций происходит его периодическая регистрация. Периодически, с интервалом 10…60 мин (в зависимости от оператора), базовая станция излучает служебный сигнал. Приняв его, мобильный телефон автоматически добавляет к нему свои MIN- и ESN-номера и передает получившуюся кодовую комбинацию на базовую станцию. Таким образом, осуществляется идентификация конкретного мобильного сотового телефонного аппарата, номера счета его владельца и привязка аппарата к определенной зоне, в которой он находится в данный момент времени. Этот момент весьма важен — уже на данном этапе можно контролировать передвижения того или иного объекта, а уж кому это выгодно, вопрос другой — главное есть возможность…

Когда пользователь соединяется с кем-либо по своему телефону, базовая станция выделяет ему одну из свободных частот той зоны, в которой он находится, вносит соответствующие изменения в его счет (производит списание средств) и передает его вызов по назначению.

Если мобильный пользователь во время разговора перемещается из одной зоны связи в другую, базовая станция покидаемой зоны (соты) автоматически переводит сигнал связи на свободную частоту соседней с ней зоны (соты).

Самыми уязвимыми с точки зрения возможности перехвата ведущихся переговоров (прослушивания) являются аналоговые мобильные сотовые телефоны. В нашем регионе (Санкт-Петербург) такой стандарт присутствовал до недавнего времени — это стандарт NMT450 (он присутствует также в Беларуси). Уверенная связь и ее удаленность от базовой станции в таких системах напрямую зависят от мощности излучения передающего сотового телефона.

Аналоговый принцип передачи информации основан на излучении в эфир нецифрового радиосигнала, поэтому, настроившись на соответствующую частоту такого канала связи, теоретически можно прослушивать разговор. Однако стоит «остудить особо горячие головы» — прослушать переговоры сотовой связи данного стандарта не так-то просто, поскольку они шифруются (искажаются) и для точного распознавания речи нужен соответствующий дешифратор. Переговоры данного стандарта пеленговать проще, чем скажем, стандарта GSM — цифровой сотовой связи, мобильные телефоны которых передают и принимают информацию в виде цифрового кода. Легче всего пеленгуются стационарно расположенные или неподвижные объекты, осуществляющие сотовую связь, труднее — мобильные, т. к. перемещение абонента в процессе разговора сопровождается снижением мощности сигнала и переходом на другие частоты (при передачи сигнала от одной базовой станции к соседней).

Приход в каждую семью сотовой связи (сегодня и школьники получают такие подарки), это реалии времени, комфорт становится уже незаменимым. Наличие у пользователя сотового телефона позволяет выявлять его местоположение как в текущий момент времени, так и все его предыдущие перемещения до этого. Текущее положение может выявляться двумя способами.

Одним из них является метод целенаправленного пеленгования сотового телефона, определяющий направление на работающий передатчик из трех… — шести точек и дающий засечку местоположения источника радиосигналов. Особенность такого метода в том, что он может применяться по чьему-либо распоряжению, например органов, уполномоченных по закону.

Второй метод — через оператора сотовой связи, который в автоматическом режиме постоянно регистрирует, где находится тот или иной абонент в данный момент времени даже в том случае, когда он не ведет никаких разговоров. Эта регистрация происходит автоматически по идентифицирующим служебным сигналам, автоматически передаваемым сотовым телефоном на базовую станцию (об этом шла речь ранее). Точность определения местонахождения абонента зависит от ряда факторов: топографии местности, наличия помех и отражения сигнала от зданий, от положения базовых станций и их загруженности (количества активных мобильных телефонов оператора в данной соте), размера соты. Отсюда, точность определения местонахождения абонента сотовой связи в городе заметно выше, чем в открытой местности, и может достигать пятна в несколько сотен метров. Анализ данных о сеансах связи абонента с различными базовыми станциями (с какой и на какую станцию подавался вызов, время вызова и тому подобное) позволяет восстановить картину всех перемещений абонента в прошлом. Данные автоматически регистрируются у оператора сотовой связи (для выписки счетов и не только…), поскольку оплата таких услуг основана на длительности использования системы связи. Эти данные могут храниться несколько лет, и это время пока не регламентируется федеральным законом, только ведомственными актами.

Труднее перехватить разговор, если он ведется с движущегося автомобиля, т. к. расстояние между пользователем сотового телефона и пеленгующей аппаратурой (если идет речь об аналоговой связи) постоянно изменяется и, если эти объекты удаляются друг от друга, особенно в пересеченной местности среди домов, сигнал ослабевает. При быстром перемещении сигнал переводится с одной базовой станции на другую, с одновременной сменой рабочей частоты — это затрудняет перехват всего разговора целиком (если он не ведется целенаправленно с участием оператора связи), поскольку для нахождения новой частоты требуется время.

Выводы из этого можно сделать самостоятельно. За собой оставлю только одну рекомендацию — отключайте свой сотовый телефон, если не желаете, чтобы ваше местонахождение стало известно.

Современные МТА способны, кроме того, вести запись нетелефонных разговоров своего прямого владельца. Что это значит?

Современный МТА может включаться в режим диктофона (запись звуков от встроенного микрофона) по своей заданной программе или автоматически, без санкции своего владельца. Не факт, что каждый МТА записывает речь и голос владельца, а затем передает информацию, но такая возможность в каждом современном МТА технически предусмотрена. Это сродни ружью, которое висит на стене. И если действие происходит во время спектакля в театре, то почти очевидно, что до конца спектакля ружье выстрелит. Так и в данном случае — возможность записи и передачи информации у МТА есть и этот фактор надо учитывать при эксплуатации своего «мобильника».

Как происходит передача информации в эфир (информацию принимает ближайшая к МТА станция — сота)? МТА общается со станцией пачками цифровых сигналов-импульсов, которые называются тайм-слоты. Продолжительность одного служебного сеанса связи может длиться от долей секунды до нескольких секунд.

Такие сеансы служебной связи МТА с базовой станцией осуществляет постоянно, когда сотовый телефон находится во включенном состоянии. Первоначально это происходит после включения питания МТА, тогда телефон, общаясь с ближайшей станцией связи своего оператора (соответственно установленной SIM-карте), позиционирует свое положение на местности, выдает в эфир свои данные (например, идентификационный номер сотового телефона в сети и др.), т. е. регистрируется в сети. На основании этой регистрации при последующих переговорах данному абоненту начисляется платеж за соединения, услуги связи, тарификация вызовов и роуминг. Кроме тайм-слотов в сеансе связи при включении питания, МТА периодически, примерно один раз в час (а при активном перемещении постоянно) выходит на связь с близлежащей базовой станцией, позиционируя свое положение и в случае необходимости (выход за пределы соты) регистрируясь в зоне ответственности другой соседней базовой станции. Длительность и периодичность сеансов служебной связи (тайм-слотов) у разных МТА различна и составляет (периодичность) от 10 до 35 раз в сутки. При этом длительность тайм-слотов колеблется в диапазоне 2-25 мсек.

Во многих современных МТА автоматически включены функции различного рода сервисного информирования владельца, например, о прогнозе погоды или новостях, поэтому тайм-слоты у такого телефона будут чаще и длительнее. В данном случае определить, какие именно сигналы посылает ваш «мобильник» к базовой станции без специального оборудования нельзя. Можно лишь зафиксировать сам факт короткого сеанса связи, произошедшего без участия владельца МТА. Устройства для фиксации описаны в радиолюбительской литературе, например, [32].

Эту особенность «своего» МТА необходимо знать каждому владельцу сотового телефона, несмотря на то, что компании производители пока не спешат ни делиться данной информацией с покупателями своего товара, ни объяснять эти функции и их предназначение. Как говорится, предупрежденный — защищен…

Косвенным признаком работы МТА на передачу большими мощностями является быстро разряжающийся аккумулятор.

2.4.2. Как проверить сотовый телефон

На заре массовой популяризации сотовых телефонов (а это было не так и давно) среди населения преобладали мобильные телефонные аппараты (МТА), приобретенные за рубежом и требующие русификации. Кроме этого, часть сотовых телефонов, привозимых из-за рубежа в СНГ (купленных на вторичном рынке, потому что дешево), при подключении SIM-карты местного оператора оказывались заблокированными (не реализовывали часть заявленных в меню МТА и в его руководстве по эксплуатации функций). Люди несли МТА в соответствующий сервис (согласно названию МТА) и порой получали ответ: ваш телефон в России работать не будет. С тех пор МТА, привезенные из-за границы частным порядком, стали негласно делиться на «белые» и «серые». «Белые» можно реанимировать и использовать в СНГ «по полной программе», а «серые» практически безнадежны, или требуют таких вложений, которые перетягивают саму его стоимость. В связи с этим зародился тестовый способ проверки МТА.

Для теста надо последовательно нажать клавиши на клавиатуре: *#6# или (как вариант для других моделей МТА) *#06#. В результате высветится серия и модельный номер, указанные в паспортных данных. Такие же данные нанесены на корпусе МТА под аккумуляторной батареей. Чем они помогут?

При потере или краже аппарата эти данные требуется передать своему сотовому оператору, если, конечно, вы надеетесь найти свой телефон. После данной процедуры уведомления сотовой компании, ваш МТА вместе с SIM-картой (или даже вновь вставленной) будет находиться на контроле у вашего сотового оператора. Для того чтобы ваш МТА точно нашелся или был бы заблокирован в обслуживании у одного из операторов (которым вы пользовались до утери), требуется сообщить сотовому оператору IMEI (International Mobile Equipment Identifier — международный идентификатор мобильного оборудования) вашего МТА. Этот номер (техника опроса описана ранее в данном разделе) лучше выяснить сразу (при покупке или эксплуатации МТА) и где-нибудь записать вдали от посторонних глаз.

2.4.3. Практические новаторские решения

Подключившись с помощью проводов малого сечения (например, с помощью популярного гибкого монтажного изолированного провода МГТФ диаметром 0,6–1,00 мм) к выводам контактной пары на клавиатуре МТА, можно продублировать нажатие соответствующей кнопки клавиатуры МТА с помощью нормально разомкнутых контактов обычного (слаботочного) электромагнитного реле. Для этого могут применяться различные профессиональные и радиолюбительские конструкции, такие устройства можно найти на страницах журналов «Радиолюбитель», «Радио» и в Интернете.

Важное преимущество управления мобильным телефоном с помощью контактов слаботочного электромагнитного реле (далее СЭМР) заключается в отсутствии гальванической связи устройства управления и клавиатуры самого телефона.

Почему бы радиолюбителю-конструктору не использовать вместо СЭМР оптрон.

В большинстве случаев (типов МТА) это очевидно возможно без какого-либо изменения схемы (печатной платы), однако следует учитывать очень важный фактор — сопротивление утечки оптрона в разомкнутом состоянии коммутирующих контактов и сопротивление контактной пары при нажатой кнопке мобильного телефона. Кроме того, важна полярность подключения оптрона и полярность электрических потенциалов на клавиатуре мобильного телефона.

Владелец мобильного телефона, конечно, знает, что последнему абоненту (из списка набранных номеров) можно позвонить пользуясь только одной кнопкой (кроме кнопки включения МТА или кнопок разблокировки клавиатуры, когда такой режим включен). В большинстве телефонных мобильных аппаратов (таких как Nokia 3310, Sony Ericsson T290, Motorola S350, Motorola S380 и др.) действительно нажатием только одной кнопки можно осуществить телефонную связь с абонентом, номер которого был набран последним. Для этого нет необходимости в нажатии двух разных кнопок (как описано в некоторых статьях для радиолюбителей), а достаточно лишь четко изучить возможности и меню своего мобильного аппарата и использовать его «ручное» программирование (как описано в руководстве по эксплуатации).

Во вскрытом корпусе мобильного телефона к контактным площадкам кнопки «вызов» проводами МГТФ подпаивают два проводника длиной не более 50 см. Для этих целей применяют маломощный паяльник с мощностью 25 Вт и напряжением не более 24 В.

Устройством, которое замкнет эти контакты, может быть любое: от охранной сигнализации до сигнализатора варки яиц. Главное, что в случае нарушения шлейфа охраны или срабатывания сигнализации замкнутся контакты управляющего реле, а значит, ваш МТА пошлет вызов на заранее запрограммированный номер с целью уведомления о изменении состояния контролируемого параметра.

Абоненту, принявшему вызов, остается лишь взглянуть на номер вызывающего абонента (в большинстве случае он определяется нормально). Если это номер телефона, задействованного в охранной системе — значит, сработала охранная сигнализация.

Когда требуется участие в телефонном разговоре сразу нескольких абонентов или в том случае, если необходимо прослушать или записать на долговременный носитель информации телефонный разговор (либо его фрагмент), поможет простое электронное устройство телефонного адаптера. Второе предназначение этого устройства — контроль набираемого телефонного номера с помощью светодиодных или иных индикаторов. Электрическая схема устройства показана на рис. 2.5.

Включение приставки происходит автоматически.

Приставка подключается к телефонной линии с помощью катушки L1, надеваемой на телефонный шнур. Катушка L1 — это датчик магнитной индукции, с помощью которого происходит сканирование состояния телефонной линии. Слабые импульсы с катушки L1 поступают на усилитель слабых сигналов, собранный на транзисторах VT1, VT2 с большим коэффициентом усиления по току h_21e. Транзисторная схема представляет собой классический двухкаскадный усилитель звуковой частоты с отрицательной обратной связью.

К входу усилителя через разделительный конденсатор С1 (не пропускающий постоянную составляющую напряжения) подключена катушка индуктивности L1. Она служит для приема низкочастотных электромагнитных колебаний, которые излучает трансформатор телефонного аппарата или его звуковой электромагнитный капсюль, и преобразования этих сигналов в электрический ток. Благодаря применению катушки L1 электрические цепи адаптера и телефонного аппарата гальванически развязаны. А само устройство адаптера можно быстро снять, переместить на другое место или исключить.

Усиленные звуковые колебания, наведенные на катушке L1, поступают на выход устройства, который может быть подключен к светодиодным индикаторам (с помощью дополнительной схемы), или могут прослушиваться низкоомными головными телефонами, подключенными между «+» источника питания и выходом устройства.

Для питания устройства используется напряжение 5–6 В, которое может быть получено как от автономных элементов питания (4-пальчиковые батареи типа ААА), так и от стабилизированного источника питания с понижающим трансформатором. В дежурном режиме приставка потребляет ток не более 10 мА, а в активном этот ток возрастает до 60 мА.

2.5.1. О деталях

Катушка индуктивности L1 — самодельная. Она изготовляется так.

Картонный каркас создают под размеры ферритового стержня от старых моделей радиоприемников диаметром 7–8 мм и длиной 50–70 мм. На каркас наматывают 2300 витков (внавал) трансформаторным проводом ПЭЛ-1 диаметром 0,08 мм.

Транзисторы V^ и VТ2 могут быть любыми из серий КТ3102, КТ343, КТ373. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы типа К50-29 или аналогичные.

2.5.2. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается и начинает работать сразу после включения питания. Корректировку сопротивления резистора R4 выполняют в том случае, если усилитель адаптера самовозбуждается (это видно по осциллограмме в точке «Выход» или слышно в подключенных к той же точке телефонах в виде писка).

Тогда сопротивление этого резистора уменьшают.

Место установки адаптера у телефонного аппарата выбирают опытным путем. Так, если телефонный аппарата содержит трансформатор, то катушку L1 устанавливают как можно ближе к нему, если трансформатора в телефоне нет (как в большинстве современных телефонных аппаратов), то адаптер с катушкой L1 прикрепляют с помощью липучки, хомута или скотча к телефонной трубке рядом со звуковым излучателем. Громкость звуковых сигналов, полученных с помощью данного адаптера, регулируется изменением положения адаптера относительно корпуса телефонного аппарата.

2.5.3. Практическое применение устройства

Адаптер можно с успехом применять и в ряде других случаев. Так, с его помощью можно записать разговор на диктофон или магнитофон, а также на компакт-диск с помощью персонального компьютера. Для этого выход адаптера экранированным проводом соединяют с высокоомным входом звукозаписывающего устройства. Кроме того, адаптер можно использовать для отыскания скрытой проводки при ремонтных работах. Для этого надо планомерно исследовать стены помещения, перемещая вдоль них катушку L1. Место расположения проводов, по которым течет ток, адаптер безошибочно укажет появлением в головных телефонах фона переменного тока. Чем громче этот фон, тем ближе находится в стене скрытый провод. Кроме того, могут быть и другие варианты применения данного устройства.

Для тех радиолюбителей, у кого сохранились и без дела лежат телефонные аппараты с встроенной функцией громкой связи, будет полезна эта простая доработка. Такими встроенными системами обладают многие телефонные аппараты, в том числе зарубежного производства, например, радиотелефон Sanyo CLT-5880, представленный на рис. 2.6.

Если даже во время эксплуатации такого радиотелефона выходит из строя переносная трубка (что является частой неисправностью для данного типа радиотелефонов), база аппарата работоспособна и может быть использована в качестве самостоятельного телефона с громкой связью. Все подключения к сетевому адаптеру и телефонной линии осуществляются обычным (штатным) образом. При нажатии на кнопку Speaker (громкая связь, спикерфон) на передней панели данный телефонный аппарат включается в линию в режим громкой связи и им можно пользоваться как обычным стационарным телефоном.

Как использовать такой телефон на практике?

2.6.1. Практическое применение устройства

Очень просто с помощью небольшой доработки, позволяющей включать и выключать его автоматически.

Далеко не все люди обладают хорошим здоровьем и слухом, поэтому для тех, кому трудно передвигаться и даже держать в руках телефонную трубку (например, нашим пенсионерам), придумано простое электронное устройство, рассматриваемое далее. Оно устроено таким образом, что человеку более не требуется держать трубку у уха, а вполне возможно разговаривать по громкой связи. При этом включение телефонного аппарата (далее — ТА) происходит автоматически после пропуска 1…2 звонков. ТА подключается к линии на определенное время (в данном случае 1 мин с автоматическим отключением), в течение которого (при необходимости более длительного общения) абонент должен нажать на ТА кнопку для продолжения разговора. Устройство также полезно и тогда, когда требуется постоянный контроль за здоровьем больного (лежачего) человека. Контроль в случае крайней необходимости можно осуществлять и дистанционно, периодически набирая соответствующий телефонный номер. ТА у постели больного включится автоматически, пропустив 1…2 звонка, при этом человек в течение минуты сможет сказать о своем здоровье или попросить помощь. Далее ТА автоматически отключится, и устройство переходит в режим готовности к новым звонкам.

Абоненту, находящемуся рядом с микрофонным усилителем ТА (расстояние не более 2 м обусловлено чувствительностью микрофонного усилителя и электретного микрофона), при этом не нужно совершать никаких механических действий для ведения разговора, а нужно только говорить и слушать.

Громкость УЗЧ (усилителя звуковой частоты), замыкающегося на встроенную в ТА динамическую головку, достаточна для хорошей слышимости с расстояния в несколько метров, и имеет возможность дополнительной регулировки. Настолько же чувствителен и встроенный в ТА Sanyo электретный микрофон. Поскольку усилитель и микрофон настроены в ТА на производстве, акустический (местный) эффект не возникает. По окончании разговора устройство автоматически освобождает телефонную линию и переходит в режим ожидания следующего вызова.

Предлагаемая схема показала себя удобной и эффективной в трех важных случаях.

□ Для пожилых людей и инвалидов с нарушениями в области опорно — двигательного аппарата, не способных самостоятельно передвигаться или управлять руками.

□ Для «кабинетных» работников, руководителей и предпринимателей, большую часть времени находящихся рядом со стационарным телефоном, но часто отпускающим секретаршу «за молоком».

□ Для обленившихся людей.

Если даже опустить последние два варианта как частные, первый случай представляется мне достаточным основанием для создания такого прибора. Электрическая схема проста и доступна для повторения радиолюбителю с небольшим опытом.

Электрическая схема устройства представлена на рис. 2.7.

Принцип работы рекомендуемого электронного устройства состоит в следующем.

При вызове абонента с телефонной станции после небольшой задержки времени (телефон пропускает 1…2 звонка) устройство автоматически подключает в линию микрофонный усилитель и усилитель ЗЧ, встроенные в ТА Sanyo. Задержка для пропуска 1…2 звонков-вызовов необходима, чтобы человек услышал сигнал вызова, если он все-таки не находится рядом с ТА. Эта задержка реализована естественным способом, благодаря применению в устройстве поляризованного электромагнитного реле РП-7 (включенного, как обычное) и оксидного конденсатора большой емкости С2, включенного параллельно катушке реле. Для заряда оксидного конденсатора С2 требуется время, которым и обусловлено задержка включения реле К1. Устройство подключено к ТЛ постоянно, но пока вызовов-звонков с ТЛ нет, конденсатор С1 не пропускает постоянную составляющую напряжения и диодный мост VD1 практически обесточен.

Эта часть схемы с элементами К1, С1, С2, VD1, ТА гальванически не связана с остальной частью схемы устройства, что исключает любое воздействие на линию связи. Реле К1 имеет одну группу контактов, она необходима для первоначального подключения источника питания к элементам устройства. Благодаря такому решению удалось сделать устройство очень экономичным, ведь элементы, составляющие его, потребляют энергию от источника питания только во время телефонных звонков, а затем (после небольшой задержки) источник питания автоматически отключается. На электрической схеме (см. рис. 2.7) источник питания с выходным напряжением 12 В (он на рисунке не показан) постоянно включен в сеть 220 В, а коммутируется только напряжение, поступающее на элементы устройства. Можно сделать (без принципиальных изменений) и наоборот, чтобы контакты К1.1 и К2.1 подключали источник питания к сети 220 В, а его выход был бы постоянно соединен с остальными элементами схемы.

Итак, после пропуска 1…2 звонков от ТЛ включается реле К1. При этом запускается реле времени на микросхемах DD1, DD2. Контакты реле К2.1 блокируют контакты К1.1 и подключают источник питания с выходным стабилизированным напряжением 12 В. Благодаря реле времени на цифровых микросхемах, обеспечивается питание всего электронного узла в течение 1 мин.

Реле времени содержит мультивибратор на элементах DD1.1, DD1.2, двоичный счетчик DD2, инвертор на транзисторе VT1 и усилитель тока на транзисторе VT2, а также обмотку реле К2. Диод VD2 гасит импульсы обратного тока при включении/выключении реле, устраняя дребезг его контактов.

Мультивибратор вырабатывает тактовые импульсы прямоугольной формы, которые с выхода микросхемы DD1.1 поступают на вход счетчика DD2 и управляют его работой. Изменяя значения элементов (соответственно сопротивление и емкость), R1 и С3 получают различную выдержку времени (задержку выключения узла). Изменяя эти параметры, радиолюбитель тем самым изменяет частоту следования импульсов мультивибратора, которая имеет естественное отклонение (в небольших пределах) из-за влияния на элементы обозначенной RC-цепи внешней температуры. Много эффективнее изменять подключение ограничивающего резистора R5 к соответствующему выводу микросхемы DD2 — выходу счетчика. Так, с указанными на схеме значениями элементов задержка выключения реле составит 60 сек, а при подключении R5 к выводу 15 DD2 задержка времени уменьшится вдвое и составит уже только 30 сек. Чем больший разряд счетчика используется, тем больше будет задержка выключения ТА. В данной схеме можно увеличить выдержку времени до 8 мин, подключив R5 к соответствующему выводу DD2.

В устройстве в качестве счетчика DD2 применена популярная микросхема — 14-разрядный счетчик пульсаций К561ИЕ16. Счетчик сбрасывает все выходные сигналы в «нуль» при напряжении высокого уровня на входе сброса R (вывод 11 DD2). Благодаря цепочке С4Я2 это происходит при каждом включении источника питания.

По функциональным особенностям микросхемы-счетчика К561ИЕ16 сигнал высокого уровня поочередно появляется на ее выходах. До того, как высокий уровень появится на выводе 11 DD2, там будет присутствовать низкий уровень. При этом транзистор VT1 находится в закрытом состоянии, соответственно транзистор VT2 — открыт, реле К2 включено и телефонный аппарат (ТА) подключен к телефонной линии (ТЛ).

Контакты реле К2.2 в ТА подключены параллельно контактам кнопки Speaker ТА Sanyo гибким проводом МГТФ-0,8 через любой разъем, например, РП10-5. На схеме данное подключение показано условно. Чтобы длительность разговора была продолжена, параллельно контактам реле К2.2 в схеме введен переключатель SB1 — для режима ручного управления разговором. По окончании разговора контакты SB1 должны быть разомкнуты. Этот переключатель можно при необходимости и не ставить.

В других ТА подключение может производиться параллельно к контактам геркона (если ТА с герконом и соответственно магнитом на телефонной трубке) или рычажного переключателя, на который ложится телефонная трубка.

Когда счетчик DD2 сосчитает необходимое количество импульсов от мультивибратора и на выводе 1 появится высокий уровень напряжения, транзистор VT1 откроется, VT2, соответственно, закроется и обесточит реле К2. В свою очередь это приведет к размыканию контактов К2.1 и, соответственно, К2.2 — ТА отключится от телефонной линии. Теперь устройство готово к приему новых звонков.

2.6.2. О деталях

В устройстве применены простые и доступные элементы. Микросхему DD1 К561ЛА7 можно заменить в данном случае на микросхему К561ЛЕ5, микросхему К561ИЕ16 — зарубежным аналогом CD4020В.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25 или аналогичные. Неполярные конденсаторы типа КД1, КМ6, К10, КМ5, КТ4-23 или аналогичные. Оксидные конденсаторы К50-29, К50-35 или зарубежные типа SME, Tesla или аналогичные. Диодный мост VD1 — любой из типового ряда КЦ402, КЦ405, КЦ407. Диод VD2 — КД522, КД521, Д220 с любым буквенным индексом.

Транзистор VT1 маломощный типа КТ503, КТ312, КТ315 с индексами А, Б. Транзистор VT2 типа КТ601—КТ605, КТ608, КТ815, КТ817, КТ940 с любым буквенным индексом или аналогичный.

Реле К1 — поляризованное типа РП-7 (исполнение РВ4.522.000) или РП-5 с током срабатывания 7…10 мА. Реле К2 — типа РЭС-48А (РС4.590.201, РС4.590.207, РС4.590.218) или аналогичное с двумя и более группами контактов с током срабатывания 23…28 мА.

Источник питания для устройства нужен стабилизированный с выходным напряжением 10–13 В. В активном режиме устройство потребляет ток 40 мА (в основном из-за тока потребления реле).

2.6.3. Дополнительные возможности усовершенствования устройства

Это электронное устройство можно дополнить для еще более эффективной работы, добавив к нему новые узлы или видоизменив схему.

Для использования в качестве ТА других аппаратов, со встроенным узлом громкой связи (например, в аппаратах типа АОН), потребуется отключить вместе с проводом и телефонную трубку, чтобы она, находясь на аппарате, не шунтировала контакты рычажного переключателя или геркона, к которым подключены коммутирующие контакты К2.2.

Вместо ТА возможно применять отдельно изготовленные (или взятые от готовых промышленных устройств) микрофонный усилитель и усилитель ЗЧ, подключенные к телефонной линии через согласующий трансформатор, например СТ-1А (чтобы не «подсаживать» ТЛ малым входным сопротивлением, особенно это касается выхода микрофонного усилителя). При этом хорошие результаты были достигнуты, когда в качестве УЗЧ применялся промышленный усилитель от громкоговорящей связи трамвая (приобретенный по случаю на местном рынке за бесценок). Входной разъем ТГУ (транспортное громкоговорящее устройство) имеет два входа — для динамического микрофона типа МД200 и линии с выходом 0,1…0,3 В. Подключение производится к входу микрофона (через согласующий трансформатор, как было сказано ранее). Радиолюбителю совершенно не обязательно искать именно ТГУ — в качестве УНЧ подойдет любой усилитель звуковой частоты с выходной мощностью 0,5–5 Вт. В качестве микрофонного усилителя можно применить любой подходящий.

Для того чтобы автоматизировать включение ТА, на базе радиотелефона придумано несложное, но высокоэффективное устройство усилителя слабых сигналов. После такой доработки ТА будет включаться автоматически после несильного хлопка в ладоши или постукивания по полу. При повторном (следующем) хлопке в ладоши устройство отключит ТА от ТЛ. Такое устройство несомненно будет полезно не только в качестве демонстративных экспериментов возможностей радиотехники, но и вполне практически для людей слабо слышащих, слабо видящих и имеющих проблемы с опорно-двигательным аппаратом. Так, им не потребуется нажимать каких-либо кнопок, а, услышав вызывной сигнал телефонного звонка, хлопнуть в ладоши вблизи ТА или топнуть ногой по полу. Можно предпринять и иные механические действия, производящие незначительный шум.

Например, лежа в постели просто стукнуть ладонью по стенке или по полу, не вставая и не наклоняясь к ТА. Чувствительность усилителя слабых сигналов такова, что он воспримет рассмотренные выше действия как сигнал к включению ТА в режим громкой связи даже на расстояния 2…3 м.

Таким же методом можно отключить ТА от линии. Пользу от такой приставки трудно переоценить, т. к., на мой взгляд, она позволит больному или ограниченному в движении человеку вновь почувствовать себя полностью полноценным, может помочь общению и способствовать вызову неотложной помощи, когда это необходимо.

Схема усилителя слабых сигналов представлена на рис. 2.8.

Пьезоэлектрический капсюль ВМ1 выполняет роль чувствительного микрофона, он преобразует механические и акустические колебания резкого характера в электрический ток. На основе этого принципа работает рассматриваемое устройство. На транзисторах VT1, VT2 собран непосредственно усилитель с большим коэффициентом усиления, который стал возможен благодаря применению в устройстве транзисторов С8550. На транзисторе VT3 собран усилитель тока, управляющий работой реле К1.

При акустическом воздействии вблизи капсюля ВМ1 в базе VT3 появляется импульс достаточный для открывания этого транзистора, включается реле К1, которое своими контактами замыкает кнопку Speaker в ТА Sanyo СLT-5880 (или аналогичного). ТА включается в режим громкой связи.

Поскольку капсюль (и устройство) реагирует только на резкий характер акустического воздействия (кашель, хлопки, удары, сотрясения), то телефонный сигнал-вызов не влияет на автоматическое включение ТА. Для этого потребуется вмешательство человека.

Для подключения к контактам кнопки Speaker в ТА аккуратно открывают нижнюю крышку и подпаивают к контактам два проводника гибкого монтажного провода МГТФ-0,8 (или аналогичного). Проводники желательно соединять с усилителем слабых сигналов через миниатюрный разъем, например, ДП- 1ЦМ. Проводники (во избежание помех) не должны иметь длину более 50 см, поэтому устройство-приставку располагают в любом подходящем пластмассовом корпусе вблизи ТА и постели больного.

После того, как человек поговорит, он таким же хлопком или стуком по стене сможет отключить ТА и привести устройство в готовность к новым телефонным звонкам и разговорам.

Устройство усилителя собирается на монтажной плате, а выводы для подключения удобно оформить через электрический клеммник.

2.7.1. Особенности устройства

Чувствительность узла можно регулировать, изменяя сопротивления резисторов R1 и R2. В схему введен индикаторный светодиод HL1 с током до 10 мА. Его назначение в данной схеме — чисто визуальная индикация состояния реле. Светодиод и ограничивающий его ток резистор можно из схемы удалить.

2.7.2. О деталях и монтаже

Транзисторы С8550 (КТС8550) подобраны с коэффициентом усиления по току h₂b>80, и в совокупности с капсюлем типового ряда ЗП обеспечивают большое усиление слабого сигнала без искажений. Их лучше применить так, как указано на схеме. В крайнем случае, транзисторы VT1 и VT2 можно заменить отечественными аналогами КТ373А — КТ373Б, КТ342А, КТ342В, КТ3102Б (БМ). Транзистор VT3 заменяется на КТ605, КТ815, КТ817, КТ940, КТ972, КТ630 с любым буквенным индексом.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25, MF-25 и аналогичные. Оксидные конденсаторы типа К50-29 и аналогичные. Оксидный конденсатор С2 служит для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения источника питания.

Реле типа РЭС-15 с током срабатывания 22–38 мА или аналогичные, например, TRU-5VDC-SB-SL или TTI TRD-9VDC-FB-CL. Более мощные реле применять здесь нельзя, чтобы не спровоцировать ложные срабатывания устройства (щелчок реле может быть принят капсюлем, как сигнал к действию).

Источник питания для усилителя — стабилизированный, с выходным напряжением 8…11 В. Ток, потребляемый усилителем, небольшой, зависит в основном от типа примененного электромагнитного реле и не превышает 40 мА. Несмотря на то что усилитель, представленный на схеме рис. 2.8, отлично работает и при напряжении 4 В, «опускать» нижнюю границу напряжения источника питания ниже 8 В нельзя, чтобы реле работало уверенно. При увеличении напряжения источника питания до 12 В усилитель работает с помехами (самовозбуждается).

2.7.3. Перспектива применения устройства

Устройство не может быть ограничено в использовании только предлагаемым вариантом помощи престарелым и больным людям, демонстрационными экспериментами и выставочным образцом. Практическая польза от него, на мой взгляд, перспективна. Так, усилитель можно применять в устройствах автоматики (автоматическое включение света), бытовых устройствах с задержкой выключения. Для того чтобы установить в устройстве задержку выключения (в пределах нескольких минут), надо добавить в схему (см. рис. 2.8) оксидный конденсатор С3, показанный на схеме пунктиром, увеличивая опытным путем его емкость максимум до 200 мкФ.

Интересные эффекты усилитель слабых сигналов, управляемый хлопком в ладоши, может дать также в различных игрушках для детей, включения новогодней елки и многих, многих других случаях. Поистине спектр возможностей применения этой конструкции неограничен и открывает простор для творческой деятельности радиолюбителя.

Среди множества электронных устройств, повторяемых радиолюбителями, особое место занимают простые акустические сигнализаторы-датчики, которые благодаря их универсальности можно использовать в быту практически неограниченно — от систем охраны до автоматических включателей или составных частей более сложных устройств, активируемых шумовым воздействием. Как частный случай, акустические датчики можно использовать в фокусах, например, на новогодней елке, где от слов «Елочка, гори» автоматически включатся световые эффекты. Другой возможный пример — сигнализатор повышенного уровня шума в помещении, сейчас такие сигнализаторы становятся все актуальнее. Основой для всех вышеперечисленных вариантов успешно послужит рассматриваемый далее электронный узел. Его особенность в очень большой чувствительности, которая обусловлена сочетанием в схеме пьезоэлемента ВМ1 (он преобразует звуковой сигнал в электрические колебания) и транзисторов с высокими характеристиками усиления тока.

Этот электронный узел можно использовать там и тогда, где не удалось найти зарубежных транзисторов С8550, эффективных в первых каскадах усилителей слабых сигналов. Электрическая схема, представленная на рис. 2.9, поможет заменить целый узел, реализованный на транзисторах VT1, VT2 предыдущего устройства, рассмотренного чуть ранее.

При замене этих узлов следует учесть, что точку соединений коллекторов транзисторов VT2, VT3 следует подключить к точке соединения С3 и R4 на предыдущей схеме.

Первый каскад усиления реализован на транзисторе VT1. Этот полупроводниковый кремниевый прибор должен обладать высоким коэффициентом передачи тока h_21e — от этого зависит чувствительность узла. Усилитель на транзисторах VT2 и VT3 построен по принципу усиления постоянного тока. Резкий шум, тряска, хлопок или микровоздействие по капсюлю BМ1 немедленно отразится изменением напряжения на коллекторе транзисторов VT2 и VT3. Рабочий режим транзистора VT2 (смещение) задается делителем напряжения на резисторах R3 и R4. Сопротивления резисторов делителя напряжения выбрано таким, чтобы постоянное напряжение на коллекторах VT2, VT3 в режиме ожидания находилось в пределах 2,4–2,5 В.

Оксидный конденсатор С2 не пропускает постоянную составляющую напряжения на вход транзисторного усилителя.

Чувствительность узла такова, что устройство реагирует на шум резкого характера (например, хлопок) на расстоянии 4…6 м.

2.8.1. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается. Смонтированное без ошибок с исправными деталями устройство надежно работает в круглосуточном режиме.

Печатная плата не разрабатывалась. Элементы устройства компактно крепятся на макетной плате, их выводы соединяются перемычками из провода МГТФ-0,6. Подключения к источнику питания и к коммутируемым цепям устройств периферии удобно выполнить с помощью электромонтажного клеммника или любого подходящего разъема.

Ток, потребляемый в режиме ожидания, — 0,5 мА.

2.8.2. О деталях

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Конденсатор С2 типа КМ-6, группы ТКЕ H70 или аналогичный. Пьезоэлектрический капсюль ВМ1 можно заменить на ЗП-1, ЗП-18, ЗП-22 или другой аналогичный. Для этой цели хорошо подходит пьезоэлектрический капсюль из электронных часов в корпусе типа «пейджер».

Конденсатор С3 (типа К50-24) сглаживает пульсации от источника питания. Источник питания — стабилизированный с напряжением 6…11 В. При эксплуатации устройства замечено, что чувствительность узла (при прочих равных условиях) увеличивается с уменьшением напряжения питания, а при увеличении напряжения питания свыше 11 В устройство переходит в режим самовозбуждения.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Провода к микрофону ВМ1 не экранируют. Они имеют длину не более 20 см.

Устройство эффективно и как отдельный самостоятельный электронный узел — чувствительный датчик. В этом случае вместо резистора R5 включают электромагнитное реле с током срабатывания 20–30 мА, а его коммутирующие контакты подключают к соответствующей нагрузке.

Кремниевые транзисторы VT2, VT3 могут быть любыми из серии КТ3107, КТ502, C557. Заменять их на германиевые нежелательно из-за большого тока покоя последних. Транзистор VT1 заменяют КТ342А — КТ342В, КТ3102А— КТ3102Е, КТ373А — КТ373В. Реле можно использовать КМ85-2011-35-1012, BV2091 SRUH-SH-112DM, TRU-9VDC-SB-SL и аналогичные. Все указанные типы реле рассчитаны на работу в цепи коммутации нагрузки до 250 В и током коммутации до 3 А. В качестве реле можно применить и отечественные элементы, например РЭС-10, РЭС-15 и аналогичные, однако они рассчитаны на работу в цепях коммутации не более 150 В, а кроме того, отечественные реле по сравнению с зарубежными обходятся дороже на один…два порядка.

В авторском варианте устройство используется в качестве составной части охранного сигнализационного комплекса.