Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Глава 9 Телефон в вашем доме

9.1.1. Телефон

Телефоном называется устройство (прибор), с помощью которого электрические колебания преобразуются в звуковые. Такой преобразователь предназначен для работы в условиях нагрузки на ухо человека. По конструктивным особенностям телефоны подразделяются на электромагнитные, электродинамические, с дифференциальной электромагнитной системой и пьезоэлектрические.

Принцип работы электромагнитного телефона основан на изменении силы, действующей на ферромагнитные мембрану или якорь. Изменение происходит за счет взаимосвязи магнитных пороков, создаваемых постоянным магнитом и электромагнитом телефона. Телефон, колебание мембраны которого обеспечивается переменной по величине силой, действующей в одном направлении, называется телефоном с простой электромагнитной системой.

Более сложное устройство имеют телефоны электродинамические и с дифференциальной электромагнитной системой. Работа электродинамического телефона основана на изменении силы, действующей на подвижную катушку, жестко связанную с мембраной. Это происходит в результате взаимодействия магнитных потоков постоянного магнита и создаваемого переменным током, протекающим по обмотке этой катушки, находящейся в поле этого магнита. В телефоне с дифференциальной электромагнитной системой колебание мембраны происходит под действием разности двух сил, влияющих на якорь, жестко связанный с мембраной.

Принцип действия пьезоэлектрического телефона основан на я млении деформации связанных с мембраной пластинок из пьезоматериалов при подключении их к источнику переменного напряжения звуковой частоты.

Наибольшее распространение получили электромагнитные телефоны, однако в некоторых аппаратах используются также телефоны электродинамические и с дифференциальной электромагнитной системой. В простых телефонных аппаратах общего применения используются капсюльные телефоны. Все детали такого телефона смонтированы в отдельном корпусе, являющемся сменным элементом телефонного аппарата.

Отечественной промышленностью до 1970 г. поставлялись телефонные капсюли ТА-47 и ТА-4, которые находятся в эксплуатации и в настоящее время. С 1969 г. поставляются только телефонные капсюли ТА-67.

9.1.2. Микрофон

Микрофоном называется устройство (прибор), предназначенное для преобразования звуковых колебаний речи в электрические колебания. Микрофоны могут быть угольными, конденсаторными, электромагнитными, электродинамическими и пьезоэлектрическими.

В старых телефонных аппаратах общего применения распространение получили угольные микрофоны, действие которых основано на изменении электрического сопротивления угольного порошка при возбуждении мембраны звуковыми колебаниями.

Отечественной промышленностью до 1970 г. поставлялись капсюльные микрофоны типа МК-10, которые находятся в эксплуатации и в настоящее время. С 1969 г. выпускаются микрофонные капсюли только типа МК-16.

9.1.3. Звонок

Звонок в телефонном аппарате служит для приема сигналов вызова АТС и представляет собой электромагнитное устройство, преобразующее вызывной электрический сигнал переменного тока в звуковой сигнал, создаваемый ударами бойка о звонковые чашки. Он преобразует энергию электрических колебаний низкой частоты (16, 25, 50 Гц) в энергию акустических колебаний звуковых частот. В телефонных аппаратах применяют поляризованные звонки, размещаемые обычно внутри аппаратов. Принципиально такой звонок состоит из электромагнита, постоянного магнита, якоря с бойком и двух чашек. Постоянный магнит создает постоянную полярность сердечника, вследствие чего звонок и называется поляризованным.

При прохождении по обмоткам электромагнитов переменного тока создаваемый ими переменный магнитный поток взаимодействует с магнитным потоком постоянного магнита и попеременно ослабляет силу притяжения одного и увеличивает силу притяжения другого электромагнита. Вследствие этого якорь приводится в движение, и скрепленный с ним боек ударяет по чашке звонка. В течение одного периода переменного тока боек ударит по каждой чашке звонка один раз. При переменном токе частотой 25 Гц боек ударит по чашкам 50 раз. Звонки в телефонных аппаратах АТС обычно работают от переменного тока частотой 16…25 Гц.

К схеме телефонного аппарата звонок может быть подключен двумя способами:

— цепь звонка при переключении схемы аппарата из состояния приема вызова в разговорное состояние выключается контактами рычажного переключателя;

— цепь звонка в разговорном состоянии схемы остается подключенной параллельно линейным зажимам. Поскольку сопротивление этой цепи для разговорных токов велико, влияние ее на приемопередачу будет незначительным.

9.1.4. Трансформатор

Трансформатор телефонного аппарата предназначен для связи отдельных элементов разговорной части схемы, а также для согласования их сопротивлений с входным сопротивлением линии.

В современных телефонных аппаратах применяют трансформаторы низкой частоты с сердечником стержневого типа. В телефонных аппаратах распространение получили трансформаторы с тремя обмотками: линейной, балансной и телефонной. Применяются трансформаторы с двумя обмотками. В зарубежных трансформаторах некоторых модификаций используются трансформаторы с четырьмя и пятью обмотками, из которых дополнительные обмотки применяются для включения" элементов в различных контурах схемы. В цепи балансного контура реже применяют бифилярную обмотку, являющуюся чисто активным сопротивлением.

В аппаратуре используются также автотрансформаторы, имеющие одну обмотку с одним или несколькими промежуточными выводами.

9.1.5. Другие детали

Наиболее важными из них являются фриттер и автоматический регулятор уровней (АРУ). Фриттер (ограничитель напряжения) служит для предохранения уха разговаривающего по телефону от акустических ударов, возникающих вследствие резкого увеличения звукового давления, развиваемого телефоном при повышенных импульсах напряжения. Он также защищает слух от щелчков и тресков, появляющихся из-за кратковременного нарушения электрических контактов в номеронабирателях, искателях, шнурах и других устройствах вследствие изменения их сопротивления. На коротких линиях фриттер позволяет снизить уровень громкости сигнала.

В качестве фриттеров используют некоторые типы варисторов, полупроводниковых диодов. Он подключается параллельно телефону и представляет собой активное нелинейное сопротивление, шунтирующее действие которого возрастает при увеличении напряжения на зажимах аппарата.

АРУ обеспечивает постоянство уровней передачи, приема и местного эффекта независимо от длины (затухания) абонентской линии. Он также позволяет уменьшить излишнюю громкость и возможность зуммирования на коротких абонентских линиях, громкость переходных разговоров и уровень принимаемого шума.

Используемые в некоторых телефонных аппаратах АРУ основаны на двух способах регулирования уровня приема и передачи:

— с введением дополнительных обмоток трансформатора или воздействием на него, например путем шунтирования одной из обмоток;

— с возможностью шунтирования при приеме входа аппарата или телефона, а при передаче — микрофона или других участков схемы микрофонной цепи.

В качестве регулирующих элементов обычно используют варисторы, полупроводниковые диоды и другие элементы.

При любой существующей схеме телефонного аппарата возникает явление так называемого местного эффекта-прослушивания окружающих шумов и собственной речи в телефоне аппарата. Для устранения местного эффекта разработаны противоместные схемы, которые используются в современных аппаратах. В зависимости от способа включения телефона и микрофона различают противоместные схемы телефонных аппаратов мостового и компенсационного типов. Выбор схемы в основном обусловливается электрическими характеристиками телефона и микрофона, а также удобством и экономичностью построения электрических цепей. В современных телефонных аппаратах наибольшее распространение получили противоместные схемы мостового типа. Каждая схема телефонного аппарата состоит из коммутационно-вызывной и разговорной частей.

Основными элементами коммутационно-вызывной части схемы являются рычажной переключатель, звонок, разделительный конденсатор и номеронабиратель, а разговорной части — телефон, микрофон, трансформатор и балансный контур. С помощью балансного контура, состоящего из резисторов и конденсаторов, создается цепь разговорного тока, позволяющая ослабить местный эффект, т. е. прослушивание окружающих шумов и собственной речи в телефоне аппарата, с которого ведется разговор. Сопротивление балансного контура переменному току в полосе частот 300…3400 Гц должно быть возможно близким к входному сопротивлению абонентской линии.

Противоместная схема мостового типа (рис. 9.1, а) монтируется таким образом, что микрофон ВМ, телефон BF, балансный контур Z_б и линия Z_л, связаны между собой тремя обмотками трансформатора TV: линейной I, балансной II и телефонной III. При этом телефон с другими частями схемы имеет только индуктивную связь.

Во время разговора, когда микрофон является генератором переменной электродвижущей силы (э.д.с.), разговорные токи проходит по двум цепям: линейной (микрофон ВМ, обмотка I трансформатора TV, клемма Л1, линия Z_л, клемма Л2, микрофон ВМ) и балансной: микрофон ВМ, обмотка II трансформатора TV, балансный контур Z_б, микрофон ВМ). Передача исходящего разговора происходит за счет протекания тока в линейной цепи. Разговорные токи в балансной цепи обеспечивают противоместность схемы аппарата. В обмотках I и II трансформатора токи протекают в противоположных направлениях, создавая два магнитных поля, которые в свою очередь вызывают появление в сердечнике магнитопровода трансформатора двух противоположных по направлению магнитных потоков. Результирующий магнитный поток при этом будет значительно ослаблен, вследствие чего в обмотке III TV будет индуцироваться незначительная э.д.с. и собственный голос в телефоне практически прослушиваться не будет.

Полное устранение местного эффекта может быть достигнуто только на одной вполне определенной частоте и вполне определенной линии, что в реальных условиях не выполнимо, поскольку речевой сигнал содержит весьма широкий спектр частот, а параметры линии колеблются в значительных пределах. Поэтому местный эффект полностью не уничтожается, а только ослабляется.

Во время приема разговора поступающий с линии в телефонный аппарат разговорный ток проходит по цепи: Z_л, клемма Л1, обмотки I и II трансформатор» TV, балансный контур Z_б, клемма Л2, линия Z_л. Частично ток Ответвляется через микрофон ВМ.

Ток в обмотках I и II трансформатора имеет одно направление, вследствие чего создаваемые им магнитные потоки будут складываться. Суммарный магнитный поток индуктирует в обмотке III трансформатора э.д.с., создающую ток в обмотках телефона, который и воспроизводит речь, переданную с другого аппарата.

Рис. 9.1. Принципиальные схемы телефонных аппаратов и цепей:

_{а) противоместная мостовая схема; б) противоместная компенсационного типа; в) вызывная цепь; г) импульсная цепь}

Противоместная схема компенсационного типа (рис. 9.1, б) отличается от мостовой тем, что микрофон ВМ, телефон BF, балансный контур Z_б и линия Z_л, связаны между собой четырьмя обмотками трансформатора: линейной I, балансной II, телефонной III и компенсационной IV. В такой схеме телефон с другими частями схемы имеет не только индуктивную, но и гальваническую (непосредственную) связь через обмотку IV, намотанную бифилярно (компенсационную обмотку R_н).

При передаче разговора ток проходит по двум цепям: линейной (микрофон ВМ, обмотка I трансформатора TV, клемма Л1, линия Z_л клемма Л2, микрофон ВМ) и балансной (микрофон ВМ, обмотки IV и II трансформатора TV, балансный контур Z_б, микрофон ВМ). Одновременно ток пройдет по параллельной цепи через телефон и обмотку III трансформатора TV.

Исходящий разговор передается за счет прохождения разговорного тока в линейной цепи. Разговорный ток в балансной цепи протекает по двум параллельным ветвям: 1) через телефон BF и обмотку III трансформатора TV и 2) через обмотку IV трансформатора Т. Для переменного разговорного тока сопротивления этих ветвей будут неодинаковы. Чисто активное сопротивление обмотки IV не зависит от частоты переменного тока, а сопротивление i обмоток телефона BF и III трансформатора TV имеет индуктивный характер и возрастает с увеличением частоты. Вследствие этого большая часть тока пойдет через сопротивление R_к и обмотку II трансформатора TV. Поэтому, пренебрегая током, проходящим через обмотки телефона BF и III трансформатора TV, балансную цепь можно представить в следующем виде: микрофон ВМ, обмотки IV и II трансформатора TV, балансный контур Z_б, микрофон ВМ.

Таким образом, разговорный ток, проходя по обмоткам I и II трансформатора в противоположных направлениях, создает разностный результирующий магнитный поток, который индуцирует в обмотке III TV переменную э.д.с. Величины результирующего магнитного потока индуцируемой э.д.с. и их направления определяются степенью согласованности параметров линии и телефонного аппарата. Одновременно разговорный ток, проходя через сопротивление R_к, вызовет падение напряжения на нем. Для полной противоместной схемы аппарата необходимо, чтобы э.д. с, индуцируемая в обмотке III TV, и падение напряжения на R_к были равны по величине и противоположны по фазе. В этом случае телефон окажется подключенным.

9.3.1. Простой телефон [24]

Схема этого телефонного аппарата (рис. 9.2) обладает следующими отличительными свойствами по сравнению с широко известными:

• в вызывном устройстве отсутствует высоковольтный разделительный конденсатор, и оно постоянно включено в шлейф телефонной линии;

• использование в качестве микрофонного и телефонного усилителей микросхем К1436УН1 (аналог МС34119) позволило сократить до минимума количество элементов «обвязки» разговорного узла.

Рис. 9.2. Схема простого телефонного аппарата

Данный телефон позволяет принять вызов и провести разговор. Его можно использовать для кухни, ванной комнаты и т. д. Разместить можно в корпусе детской игрушки, в пенале от зубной щетки. При желании схему можно дополнить и номеронабирателем. Микросхема звонка К1436АП1 (аналог DBL5001/2) включена по стандартной схеме. Единственное отличие — в цепь питания микросхемы включен стабилитрон VD2 с напряжением стабилизации 82 В. Благодаря ему вызывное устройство не шунтирует телефонную линию при наборе номера и при разговорном соединении.

Разговорный узел собран на микросхемах DA2 и DA3. Конденсатор С3 и резистор R6 — фильтр питания для микрофона ВМ1. С7 — блокировочный. Нагрузкой микросхемы DA2 является резистор R8. Схема подавляет местный эффект. Регулировка ее производится резистором R9.

При стабильных параметрах R5, ВМ1, R7, R8 резистор R9 можно заменить на два постоянных резистора.

Величина сигнала для телефона BF1 устанавливается резистором R10. Микросхема DA3 питается от параметрического стабилизатора R6-VD4-C5. Конденсатор С8 — блокировочный.

Из-за простоты и хорошей повторяемости эту схему можно использовать для улучшения старых телефонных аппаратов.

9.3.2. Усилитель к телефону

Предлагается конструкция, простая в изготовлении и легко присоединяемая к аппарату. Питание усилителя осуществляется от телефонной сети, как и в аппаратах последних моделей. Собирается он всего на одном транзисторе VT1, включенном по схеме с общим эмиттером (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Схема усилителя к телефонному аппарату

Стоящий на входе переменный резистор R1 позволяет регулировать уровень сигнала, поступающего на линию. Режим транзистора по постоянному току задает резистор R2, а с эмиттерной нагрузки R3 усиленный звуковой сигнал через разделительный конденсатор С2 поступает на «наушник» BF1 телефонной трубки. Кроме усилителя, на рисунке дан фрагмент схемы аппарата «Спектр-3», с которым схожи многие модели прошлых выпусков. Для них характерны дисковый номеронабиратель и угольный микрофон. Именно на последнем образуется во время разговора постоянное напряжение порядка 8…16 В, которое используется в качестве источника питания усилителя. Таким образом, по постоянному току усилитель присоединен параллельно микрофону. Роль диода VD1 — защитить усилитель от повышенного напряжения обратной полярности, когда трубка снята во время звонка. Броски напряжения прямой полярности усилителю не страшны, поскольку здесь применены достаточно высоковольтные транзистор КТ3157А и конденсаторы типа К50-24. Другие детали — переменный резистор СП-0,4 и постоянные МЛТ-0,25.

Усилитель собирают на односторонне фольгированной плате, эскиз которой со стороны печатных проводников приведен на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Печатная плата усилителя к телефонному аппарату

Изолирующие границы проводящих участков получают сквозным прорезанием фольги. На рисунке показана также распайка выводов радиоэлементов, находящихся с обратной стороны, и внешние соединения платы с узлами телефонного аппарата и вынесенным резистором-регулятором R1.

Налаживают усилитель перед его установкой в телефон. Для этого к местам платы, которые должны соединяться с клеммами «б» и «к» аппарата, подают соответственно «+» и «—» от любого источника постоянного тока с напряжением 9 В. В разрыв одной из них включают, соблюдая полярность, миллиамперметр с пределом измерения порядка 10 мА. Подбирая при необходимости номинал резистора R2, устанавливают величину коллекторного тока около 4 мА, после чего плату помещают в корпус телефона.

Отыскать места для присоединения усилителя несложно. Сняв донышко аппарата, увидим три провода, идущих внутрь от спирального шнура трубки. Они разного цвета — зеленого, белого и красного. Клеммы, к которым они присоединены, на рисунках обозначены буквами «з», «б» и «к». Провод, соединяющий телефон BF1 с клеммой «з» (на рис. 9.4 показан пунктиром), отсоединяют и подают к выводу С на плате. Освободившуюся клемму «з» соединяют новым проводником с одним из крайних выводов R1. Как подключаются провода к остальным клеммам, думается, понятно и без особых пояснений.

Усилитель размещают в любой свободной полости аппарата и крепят к корпусу полоской изоляционной ленты. При подозрении, что детали усилителя могут касаться неизолированных участков схемы аппарата, всю плату в сборе пеленают витками изоленты. Регулятор громкости крепится на корпусе аппарата гаечкой, для чего нужно просверлить в удобном месте отверстие. На ось регулятора насаживается небольшая ручка.

Устройство почти не нагружает линию, вполне прилично усиливает звук. Если же возникнет «микрофонный эффект» в виде свиста, вскройте трубку и вложите в ручку кусок поролона.

9.3.3. Телефонный квазиблокиратор [25]

Устройство предназначено для подключения к одной телефонной линии и одной ячейке АТС (на один номер) двух телефонных аппаратов. Оно позволяет избавится от взаимных помех и подслушивания разговоров, как это бывает при параллельном соединении.

В отличие от существующей ныне подобной системы «директор-секретарь», к квазиблокиратору можно подключать любые отечественные и импортные телефонные аппараты. Устройство собрано из доступных деталей и его сборка под силу даже начинающему радиолюбителю. Падение напряжения на квазиблокираторе составляет менее 2 В. Схема не имеет резонансов, что позволяет использовать ее с любыми АТС (рис. 9.5).

Рис. 9.5. Схема телефонного блокиратора

Как видно из схемы, устройство состоит из двух аналогов динисторов. Каждый собран из тринистора, стабилитрона, резистора и диода. При лежащих на рычагах трубках напряжение на линии равно 60 В, а при снятой трубке — 5…20 В (в зависимости от типа АТС и телефонного аппарата и расстояния до АТС). На этой разнице и построена работа устройства.

К примеру, когда абонент, № 1 снимает трубку, к аналогу тринистора VS1 прикладывается напряжение 60 В, он пробивается, и ТА1 подключается к линии. Если после этого абонент № 2 снимет трубку, к тринистору VS2 оказывается приложенным остаточное напряжение линии 6…20 В, недостаточное для пробоя тринистора, и аналог остается запертым. ТА2 будет отключен от линии до тех пор, пока абонент № 1 не положит трубку на рычаг.

Для надежной работы важно, чтобы остаточное напряжение на линии было на 20…25 % ниже напряжения пробоя стабилитронов, однако при напряжении больше 28…35 В начинаются сбои при наборе номера АМТС, т. к. аппаратура АТС такие перебои расценивает как «ОТБОЙ». Таким образом, рабочая зона стабилитронов лежит в диапазоне 10…25 В для отечественных и 15…25 В — для импортных аппаратов.

Схема устройства такова, что даже при выходе его из строя не нарушается работа связи, т. к. сопротивление между контактами «+» и «—» равно только сопротивлению аппарата при положенной на рычаг трубке.

В квазиблокираторе применены диоды КД105, тринисторы КУ112 и стабилитроны Д814В1 как наиболее доступные. Возможно применение других деталей, диодов и тринисторов с допустимым напряжением 100 В и током 0,1 А и стабилитронов с рабочим напряжением стабилизации 15…20 В.

Прежде всего надо по очереди подключить к линии аппараты 1 и 2 и измерить остаточное напряжение на линии в каждом случае. После этого — в аналог № 1 установить стабилитрон или цепочку стабилитронов с напряжением, на 20 % превышающим остаточное напряжение при подключенном ТА2, а в аналог № 2 — с напряжением, на 20 % превышающим остаточное при работающем ТА1, учитывая, что при подключении аппаратов, соответствующих ГОСТу, остаточное напряжение равно 8…10 В. При использовании таких телефонов можно в оба аналога установить цепочку из двух Д814В, пробивающихся при 18 В. При этом отпадает необходимость наладки.

Устройство хорошо сопрягается с блокиратором или ДРП (рис. 9.6 и 9.7), при этом оно предпочтительнее релейных схем, т. к. вносит меньшее затухание, чем и без того увеличенное блокиратором.

Устройство испытано с несколькими телефонами и показало хорошие результаты.

Рис. 9.6. Схема сопряжения квазиблокиратора с блокиратором

Рис. 9.7. Схема сопряжения квазиблокиратора с ДРП

9.3.4. Блокировка на динисторах [26]

Если в одну цепь с каждым из параллельных телефонных аппаратов включить по динистору КН102А, то можно навсегда избавиться от их «подзванивания» при наборе номера. Подобное включение позволяет в момент, когда снята трубка одного из аппаратов, заблокировать работу остальных ТА.

Принцип действия схемы, представленной на рис. 9.8, прост. При поднятии телефонной трубки напряжение линии 60 вольт пробивает динистор в цепи задействованного аппарата и оно падает до 12 вольт, чего явно не хватает для пробоя динисторов в цепи параллельных аппаратов. Последние оказываются практически отключенными от линии до тех пор, пока первый из снявших трубку не положит ее на рычаги.

Рис. 9.8. Схема простого блокиратора на динисторах

9.3.5. Электронная телефонная трубка [26]

Практически любой телефонный аппарат состоит из трех основных узлов: разговорного, вызывного (звонок) и наборного. Разговорный узел традиционных телефонных аппаратов собирается по схеме с трансформатором, который выполняет несколько функций, в том числе и функцию подавления так называемого местного эффекта. Дело в том, что сигнал от «своего» (местного) микрофона звучит значительно громче по сравнению с сигналом от дальнего микрофона абонента.

Основные недостатки подобного узла — наличие сравнительно громоздкого трансформатора и невозможность регулирования громкости звука. Избавиться от них позволяют электронные разговорные узлы, схемотехнический пример одного из которых приведен на рис. 9.9. По существу, это электронная телефонная трубка со стандартными угольным микрофоном ВМ1 и телефонным электромагнитным капсюлем BF1 типа ТК-67 номинальным сопротивлением 56 Ом, которую можно подключать к любому телефону, в том числе и к аппарату с АОНом.

Рис. 9.9. Схема электронной телефонной трубки

Электронная трубка способна работать и как дополнительный аппарат, включенный параллельно с основным. Установленная, скажем, на кухне, она позволит отвечать на звонки абонентов, не подходя к основному аппарату, стоящему в комнате. Правда, в этом случае в состав трубки придется ввести диодный мост VD1 и выключатель SA1 (им пользуются только во время разговора), связывающие контакты X1 и Х2 трубки с дополнительной розеткой телефонной линии.

Угольный микрофон включен по стандартной схеме последовательно с ограничительными резисторами R2, R3 и шунтирующим конденсатором С1. Собственно телефонный усилитель выполнен на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером и нагруженном на капсюль. Сигнал с телефонной линии подается на вход усилителя через резистор R5, конденсатор С2 и резисторы R7, R8. Уровень громкости устанавливают переменным резистором R7.

В принципе, на месте резистора R7 допустимо установить подстроечный и подобрать им оптимальную громкость звука либо вообще заменить резисторы R7, R8 одним постоянным, предварительно подобрав его сопротивление.

Питается усилитель от телефонной линии через фильтр R6C4. Конденсатор С3 защищает усилитель от высокочастотных помех и наводок, которые могут возникать в линии (в традиционных аппаратах полоса пропускания в области высших частот ограничивается трансформатором).

Подавление местного эффекта осуществляется подачей на вход усилителя сигнала с микрофонной цепи (в данном случае с резистора R3), противофазного сигналу микрофона в телефонной линии. Глубину подавления эффекта можно регулировать изменением сопротивления резистора R4.

Важнейшим параметром разговорного узла является его нагрузка на телефонную линию. Этот параметр можно выразить непосредственно в омах, однако на практике более удобно пользоваться другим критерием — напряжением телефонной линии при подключении разговорного узла. Зная параметры телефонной сети — постоянное напряжение 60 В и последовательно включенный с линией ограничительный резистор сопротивлением 15 кОм, — несложно провести пересчет одного критерия в другой. Для стандартных отечественных телефонных аппаратов напряжение в линии при подключении разговорного узла составляет 10… 12 В.

Электронные разговорные узлы позволяют повысить напряжение до 25…35 В. Однако значительное уменьшение нагрузки (т. е. увеличение сопротивления разговорного узла) нецелесообразно, поскольку в этом случае не всегда обеспечивается надежный «захват» станции — появление непрерывного гудка при поднятии трубки. Поэтому оптимальной нагрузкой можно считать такую, при которой напряжение в линии сохранится в пределах 15…23 В.

Сигнал вызова в большинстве АТС подается повышенным до 120 В. Вот почему не рекомендуется поднимать трубку во время звонка, иначе возможно повреждение угольного микрофона.

В данной трубке от подобного защищает цепочка из резистора R1 и стабилитрона VD1, которая ограничивает напряжение на микрофонной цепи (а также на усилительном каскаде) до напряжения пробоя стабилитрона. В остальных режимах напряжение на входе устройства не превышает напряжения пробоя стабилитрона и он не влияет на работу трубки.

Конечно, если телефоном пользоваться аккуратно и не снимать трубку во время звонка, стабилитрон можно и не устанавливать.

Электронную трубку подключают к телефонной сети через диодный мост на базе блоков типов КЦ405, КЦ407 или выполненный из диодов серий КД102, КД105. Если трубка будет работать с телефонным аппаратом, диодный мост монтируют в его корпусе, а при использовании трубки в качестве самостоятельного разговорного устройства диодный мост размещают внутри трубки или в телефонной вилке.

Конденсаторы С1-С3 — КМ-5, КМ-6 или аналогичные малогабаритные; С4 — К50-16 или К50-35. Переменный (либо подстроечный) резистор R7 —любой малогабаритный, например от карманного приемника, постоянные резисторы — мощностью до 0,5 Вт.

Указанные детали монтируют на печатной плате размерами 15x55 мм, которую вполне можно разместить в большинстве конструкций телефонных трубок. В варианте с переменным резистором его укрепляют под телефонным капсюлем так, чтобы ручка резистора выступала через пропил сбоку трубки.

Правильно собранное устройство практически не требует настройки. Подключив трубку через диодный мост к телефонной линии, измеряют вольтметром постоянного тока напряжение линии и напряжение на конденсаторе С4. При необходимости указанного на схеме напряжения на конденсаторе добиваются подбором резистора R9.

9.3.6. Блокиратор межгорода [27]

Данное устройство предназначено для запрещения междугородной связи с телефонного аппарата, который через него подключен к линии. Устройство собрано на ИМС серии К561 и питается от телефонной линии. Потребляемый ток — 100…150 мкА.

При его подключении к линии необходимо соблюдать полярность.

Устройство работает с АТС, имеющими напряжение на линии 48…60 В. Некоторая сложность схемы вызвана тем, что алгоритм работы устройства реализован аппаратно.

Функциональная схема устройства приведена на рис. 9.10.

Рис. 9.10. Функциональная схема «блокиратора межгорода»

В исходном состоянии ключи SW открыты. ТА подключен через них к линии и может принимать вызывной сигнал и осуществлять набор номера. Если после снятия трубки первая набранная цифра окажется индексом выхода на междугородную связь, в схеме управления срабатывает ждущий мультивибратор, который закрывает ключи и разрывает шлейф, производя, таким образом, отбой АТС. Индекс выхода на межгород может быть любым. В данной схеме задана цифра «8». Время отключения аппарата от линии можно установить от долей секунды до 1,5 мин.

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 9.11.

Рис. 9.11. Принципиальная схема «блокиратора межгорода»

На элементах DA1, DA2; VD1…VD3; R2, С1 собран источник питания микросхемы напряжением 3,2 В.

Диоды VD1 и VD2 защищают устройство от неправильного подключения к линии. На транзисторах VT1…VT5, резисторах R1, R3, R4 и конденсаторе С2 собран преобразователь уровня напряжения телефонной линии в уровень, необходимый для работы МОП-микросхем. Транзисторы в данном случае включены как микромощные стабилитроны с напряжением стабилизации 78 В при токе несколько микроампер.

На элементах DD1.1, DD1.2, R5, R3 собран триггер Шмитта, обеспечивающий необходимую крутизну фронтов импульсов набора. Элементы DD1.3, DD1.4, С3, С4, R6 образуют генератор тактовых импульсов с частотой около 80 Гц. На микросхемах DD2, DD3 собран «датчик» положения трубки, а на DD4.1 — селектор импульсов набора. Подсчет импульсов набора осуществляется счетчиком DD6. ИМС DD4.2…DD4.4, DD5 образуют схему, разрешающую подсчет импульсов при наборе первой цифры номера и запрещающую подсчет импульсов при наборе последующих цифр.

На ИМС DD7, DD8 собран ждущий мультивибратор, управляющий ключами DA3 и DA4. Выключатель SA1 служит для выключения устройства. Конденсатор С4 нужен для улучшения начального запуска генератора.

Чертеж печатной платы блокиратора приведен на рис. 9.12. Цепи питания и некоторые соединения выполнены перемычками (показаны штрих-пунктирными линиями).

Рис. 9.12. Печатная плата «блокиратора межгорода»

9.3.7. Приставка для записи телефонных разговоров [28]

Иногда возникает необходимость записать телефонный разговор на магнитную ленту, не отвлекаясь для включения магнитофона. Проблема будет решена, если вы соедините магнитофон с телефоном через предлагаемую приставку-автомат.

Описываемое устройство автоматически включает магнитофон для записи разговора и выключает, когда будет положена трубка. При эксплуатации приставки-автомата магнитофон должен быть постоянно включен на запись. Включение и выключение происходят путем коммутации цепи питания. Схема устройства показана на рис. 9.13.

Рис. 9.13. Схема устройства для записи телефонных разговоров

Напряжение телефонной линии приложено к делителю на резисторах R1 и R2. Когда трубка лежит на рычаге, в линии напряжение около 60 В, на выходе элемента DD1.1 низкий уровень, конденсатор С1 разряжен, на выходе DD1.3 также низкий уровень, транзистор VT1 закрыт, реле К1 обесточено, питание магнитофона выключено. При снятии трубки напряжение в линии падает до 5… 12 В, на выходе DD1.1 — высокий уровень, конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R3. При достижении на выводах конденсатора порогового уровня состояние элементов DD1.2 и DD1.3 изменяется на противоположное, в результате чего на выходе DD1.3 появляется высокий уровень. Транзистор VT1 открывается, реле К1 срабатывает. Через замыкающиеся контакты реле поступает питание на магнитофон. Напряжение звуковой частоты с линии подается через цепь С3, С4, VD4, VD5, С5 на линейный вход магнитофона.

По окончании разговора, как только телефонная трубка будет положена на рычаг, напряжение в линии возрастет до 60 В. На выходе элемента DD1.1 появляется низкий уровень. Конденсатор С1 начинает разряжаться через резистор R3 и элемент DD1.1. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порогового уровня, элементы DD1.2 и DD1.3 изменят свое состояние. Транзистор VT1 закроется, контакты реле К1 разомкнутся и отключат питание магнитофона.

Поскольку постоянная времени цепи R3C1 значительно больше периода следования серии «наборных» импульсов, при снятии трубки и наборе номера магнитофон остается обесточенным. Однако, если снять трубку и не набирать номер какое-то время, конденсатор С1 успеет зарядиться и магнитофон включится.

Посылка сигнала вызова (80…120 В, 25 Гц) также не изменяет состояния элементов DD1.2 и DD1.3. Диод VD2 ограничивает напряжение на входе элемента DD1.1. Сопротивление конденсаторов С3 и С4 на частоте 25 Гц высоко, поэтому они не шунтируют вызывной сигнал. Диоды VD4 и VD5 ограничивают напряжение на входе магнитофона на уровне 0,6…0,7 В.

Микросхема К561ЛА7 заменима на K561ЛE5, а также на аналогичные серий К176 и 564. Диодную сборку КЦ407А (VD1) можно заменить на КЦ402Б, КЦ405Б или четырьмя диодами с допустимым обратным напряжением более 200 В. Транзистор VT1 — структуры n-р-n с допустимой мощностью рассеивания коллектора не менее 150 мВт. Реле К1 — напряжение срабатывания 5…7 В, например, РЭС10 (паспорт РС4.524.302 или 031-04-02), РЭС15 (паспорт РС4.591.003).

Детали устройства смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Ее чертеж показан на рис. 9.14.

Налаживание устройства сводится к подбору резисторов R1 и R2 для обеспечения четкого срабатывания элемента DD1.1 при поднятии и опускании трубки. Но сопротивление резистора R1 не должно быть менее 330 кОм. Время задержки срабатывания реле можно в случае необходимости, изменить подбором резистора R3.

Рис. 9.14. Печатная плата устройства для записи телефонных разговоров

9.3.8. Защита от «телефонного пиратства» [28]

В последнее время из-за роста цен на услуги АТС участились случаи «телефонного пиратства», т. е. самовольного подключения к абонентским линиям АТС. Определить такое подключение поможет предлагаемый «сторож».

«Сторож» устанавливают на входе абонентской линии в квартиру. При разговоре с «пиратского» телефона, а также при пропадании напряжения в линии «сторож» подает звуковой сигнал. Благодаря батарейному питанию он определит даже тех хитроумных пиратов, которые подключатся к телефонной линии через блокиратор.

Схема устройства показана на рис. 9.15.

Рис. 9.15. Схема устройства зашиты от «телефонного пиратства»

При положенной трубке напряжения в телефонной линии достаточно для открывания стабилитронов VD1, VD2 и на базу транзистора VT2 через резистор R2 подается напряжение. Транзистор VT2 открыт, поэтому ключ К1 закрыт. При разговоре с «пиратского» телефона напряжение в линии падает. Стабилитроны VD1 и VD2 закрываются, закрывается и транзистор VT2. На управляющий вход ключа К1 через резистор R3 поступает отпирающее напряжение, и ключ открывается. Он замыкает цепь питания звукового генератора, собранного на транзисторах VT3 и VT4. Звучит тревожный сигнал.

Если поднята трубка на «своем» телефоне (т. е. телефонном аппарате, подключаемом после «сторожа», через резистор R1 протекает ток. Транзистор VT1 открывается, ток, протекающий через его коллектор, открывает транзистор VT2. Ключ K1 закрыт, и сигнала тревоги нет.

Конденсатор С1 нужен для того, чтобы звукоизлучатель не попискивал при наборе номера. Работа генератора описана в статье Д. Приймака «Релаксационный RL-генератор» (Сб.: «В помощь радиолюбителю», вып. 106, с. 74–80). Подбором резистора R4 можно добиться максимальной громкости звука. Ток, потребляемый устройством от источника питания в дежурном режиме, ке превышает 10 мкА.

Вместо транзисторов VT1 и VT2 можно использовать КТ502Б и КТ503Б соответственно. Транзистор VT3 — любой из серий МП35, МП37, МП38, a VT4 — МП25, МП26. Стабилитроны VD1 и VD2 — любые маломощные с напряжением стабилизации 9…10 В. Телефонный капсюль BF1 — ТА-56М (при использовании капсюля ТК-67 необходимо подобрать резистор R4). Источник питания GB1 — батарея «Крона» или «Корунд».

Все детали (кроме телефонного капсюля BF1 и источника питания GB1 смонтированы на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита (рис. 9.16).

Устройство необходимо подключать к телефонной линии с соблюдением полярности. Благодаря большому входному сопротивлению (более 3,9 МОм) и малому «проходному» (менее 55 Ом) оно не оказывает влияния на работу АТС и телефонного аппарата.

Вместо микросхемы КР1014КГ1А можно попробовать установить n-р-n транзистор КТ342В, КТ3102Г, КТ3102Е или составной из двух транзисторов указанных серий.

Рис. 9.16. Печатная плата устройства защиты от «телефонного пиратства»

9.3.9. Прибор оперативного контроля телефонных аппаратов

Прибор позволяет проверять телефонный аппарат на месте установки, исключая непроизводительное занятие приборов АТС.

Схема прибора показана на рис. 9.17. Прибор содержит блок питания, счетчик импульсов, генератор звуковой частоты, звуковое реле, переключатель режимов работы. Питание прибора от сети переменного тока 220 В, 50 Гд. Проверяемый телефонный аппарат подключается к входу XS1, XS2. Выбор режима проверки производится переключателями SB1…SB6.

Рис. 9.17. Схема прибора оперативного контроля телефонных аппаратов

Нажав кнопку SB1, проверяют работу номеронабирателя. Линия ТА при этом оказывается включенной между источником напряжения +20 В и обмоткой реле К1. Контакты реле К1 управляют работой триггера на элементах DD1.1, DD1.2.

Импульсы триггера через элементы DD1.3 и DD1.4 поступают на двойчно-десятичный счетчик на микросхеме DD3. Далее сигнал передается на дешифратор на микросхеме DD4, к выходу которого подключен газоразрядный цифровой индикатор HG1.

После проверки каждой цифры номеронабирателя счетчик необходимо устанавливать в исходное состояние кнопкой SB7 «Сброс».

Для проверки разделительного конденсатора нажимают кнопку SB2. В цепь ТА через неоновую лампу HL3 подается напряжение +60 В. При исправном конденсаторе лампа не светится. Переключателем SB3 на ТА подают переменное напряжение 60 В для проверки и регулировки звонка. Переключателем SB4 в цепи ТА подключают генератор, собранный на микросхеме DD1 для проверки телефонного капсюля. Микрофонный капсюль проверяется нажатием кнопки SB5, которая подключает к цепи ТА звуковое реле на транзисторах VT2 и VT3. При появлении звука перед микрофонным капсюлем срабатывает реле К2 и своими контактами включает сигнальную лампу HL2. При нажатии на кнопку SB6 прибором можно пользоваться как звуковым пробником для проверки исправности линии связи.

Прибор нельзя подключать к линии АТС.

Таким образом, прибор оперативного контроля телефонных аппаратов позволяет проверять работоспособность номеронабирателя, исправность разделительного конденсатора, обмоток трансформатора, звонка, микрофонного и телефонного капсюлей и других элементов телефонных аппаратов, телефонных гарнитур, головных телефонов без подключения к АТС, т. е. автономно.

1. Как известно, напряжение питания АТС составляет 60 В постоянного тока, а между АТС и телефонным аппаратом абонента стоит ограничительный резистор R1 (рис. 9.18). Убедиться в сказанном нетрудно с помощью авометра.

Рис. 9.18. Как проверить исправность телефонной линии

Установив авометр в режим измерения постоянного напряжения, подключите щупы его к гнездам телефонной розетки — стрелка вольтметра отклонится до значения 60 В. Теперь переключите авометр в режим измерения постоянного тока и вновь подключите щупы прибора к телефонной линии. Стрелка миллиамперметра отклонится до деления примерно 40 — таков ток короткого замыкания линии (измерения проводите кратковременно).

Вновь установите на авометре режим вольтметра и подключите его параллельно проводам телефонного аппарата, соединенного с линией. Снимите телефонную трубку и дождитесь непрерывного гудка. Вольтметр должен зафиксировать постоянное напряжение 10…15 В, что укажет на удовлетворительное согласование аппарата с линией. Если напряжение меньше 8 В, в этом может скрываться причина плохой работы телефона.

2. Основные неисправности телефонной проводки и их устранение.