Инновационные проекты, исследовательская деятельность техническое моделирование
Ростовский областной центр технического творчества учащихся

Телефонные коммутаторы на десять абонентов

Прежде чем начать разговор о работе коммутатора, сформулируем основные требования, которым должны отвечать устройства, обеспечивающие связью двух и более абонентов.

Во-первых, линия связи должна содержать не более двух проводов. Это минимальное число проводов, необходимое для передачи сигнала и в то же время вполне достаточное для выполнения логических функции управления телефонным аппаратом и приборами телефонной станции. Увеличение числа соединительных проводов позволило бы упростить устройство станции, но усложнило бы конструкцию передающей линии. Поэтому в промышленных телефонных сетях повсеместно используют двухпроводные линии. Будем и мы придерживаться этих правил.

Во-вторых, абонент, сняв трубку, должен иметь возможность получить информацию о состоянии приборов станции путем прослушивания соответствующих звуковых сигналов (длинные или короткие гудки, непрерывный сигнал).

В-третьих, должен обеспечиваться контроль исправности линии, чтобы знать, поступает ли вызов к абоненту. На исправность линии может указывать светящаяся лампочка-индикатор на центральном диспетчерском пульте или соответствующий сигнал в трубке.

В-четвертых, при разговоре двух абонентов другие абоненты не могут без их согласия включиться в разговор или подслушивать его.

В-пятых, при обеспечении автоматической связи приборы станции должны принимать исходное состояние в том, и только в том случае, когда микротелефонные трубки всех телефонных аппаратов находятся на своем месте.

И наконец, все устройства телефонной связи должны работать с выпускаемыми промышленностью телефонными аппаратами, без каких-либо переделок в них.

Продолжим разговор о телефонном коммутаторе, который рассчитан на подключение десяти телефонных аппаратов. Каждый абонент может связываться с дежурным на центральном пульте, а через него — с любым другим абонентом. Коммутатор обеспечивает:

выдачу в линии абонентов сигналов "длинные гудки" и "короткие гудки";

световую и звуковую индикации вызова на центральном пульте;

одновременную связь диспетчера центрального пульта с несколькими абонентами (для проведения совещания);

связь двух любых абонентов между собой (через центральный пульт);

контроль исправности линий с центрального пульта.

Таким образом, коммутатор удовлетворяет всем требованиям, сформулированным выше.

Принципиальная схема такого варианта коммутатора приведена на рис. 26. Знакомство с его работой удобно начать с момента, когда с центрального пульта нужно связаться, например, с первым абонентом (владельцем телефонного аппарата Е1). В этом случае подвижные контакты переключателя SA1 надо перевести в нижнее (по схеме) положение и нажать кнопку переключателя SB1 "Вызов". При этом переменное напряжение с обмотки II трансформатора Т1 подается через диодный мост VD5—VD8, светодиод HL11, замкнутые контакты переключателя SB1 и группу SA1.1 переключателя SA1, резистор R1 на телефонный аппарат Е1 — в нем звонит звонок. Одновременно зажигается светодиод HL11, сигнализируя о том, что линия связи исправна и сигнал вызова проходит к аппарату абонента. Как только абонент снимает трубку, можно вести разговор (разумеется, кнопка переключателя SB1 уже отпущена). Разговорный ток проходит по цепи: общий провод источника питания — телефон BF1 и микрофон ВМ1 телефонной трубки центрального пульта — нормально замкнутые контакты переключателя SB1 — замкнутые контакты группы SA1.1 — резистор R1 — телефонный аппарат El — плюсовой вывод источника питания.

Предположим теперь, что абоненту аппарата Е1 необходимо вызвать дежурного центрального пульта. Для этого ему достаточно снять трубку аппарата, и линия связи окажется соединенной через сопротивление аппарата и резистор R1. На базу транзистора VT1 будет подано положительное напряжение, отчего он откроется, и загорится сигнальная лампа HL1. Одновременно откроется фототиристор оптрона, и переменное напряжение с обмотки II трансформатора будет подано через диодный мост VD1—VD4 на звонок НА1. Дежур-

1-71.jpg

ный переведет ручку переключателя SA1 в противоположное положение (по сравнению с показанным на схеме) и начнет разговаривать с абонентом.

Если же абонент телефонного аппарата Е1 хочет связаться, например, с абонентом аппарата Е10, дежурный с помощью переключателей SA10 и SB1 вызывает этого абонента. Тот поднимает трубку, и абоненты могут вести разговор. Правда, громкость звука будет меньше, чем при разговоре с дежурным.

Как только какой-либо абонент поднимает трубку своего телефонного аппарата, в ней прослушиваются сигналы длинных или коротких гудков, поступающие в линии через эмиттерные переходы транзисторов VT1—VT10 с делителя, образованного резисторами R15 и R 16. Сигналы вырабатываются двумя генераторами. Частота первого генератора, собранного на элементах DD2.1—DD2.3, составляет 300...500 Гц, частота второго (он собран на элементах DDl.l— DD1.3 и транзисторе VT11) — 0,3...1,5 Гц. Сигналы генераторов суммируются элементом DD1.4 и с его выхода поступают на делитель R 15 R 16.

Когда подвижные контакты переключателей SA1—SA10 находятся в исходном (показанном на схеме) положении, во времязадающую цепь второго генератора включены последовательно соединенные резисторы R 11 и R 12. В это время в поднятой трубке любого телефонного аппарата слышны "длинные гудки". Если подвижные контакты хотя бы одного из переключателей находятся в другом (нижнем по схеме) положении, резистор R11 замыкается, и в линию поступают сигналы коротких гудков, свидетельствующие о том, что дежурный центрального пульта с кем-то разговаривает.

Выключателем SA11 при необходимости отключают звонок НА1. Резисторы R1—R 10 ограничивают базовые токи транзисторов VT1— VT10.

Для питания телефонного коммутатора применен сетевой блок с двумя стабилизаторами выпрямленного напряжения. Первый из них, обеспечивающий питанием разговорные цепи аппаратов и сигнализаторы вызова, выполнен на стабилитронах VD10, VD11, балластном резисторе R 18 и регулирующем транзисторе VT12. Второй, питающий генераторы, составлен из балластного резистора R 17 и стабилитрона VD9.

В телефонном коммутаторе используют: транзисторы VT1— VT10—любые из серий КТ815, КТ801, КТ608, КТ3117; VT11 может быть любым из серий КТ301, КТ312, КТ315, КТ503; VT12 — любой из серий КТ801, КТ815, КТ817. Оптрон U1 — любой из серии АОУ103. Светодиод НL11 может быть AЛ102, АЛ112, AЛ307, AЛ310 с любыми буквенными индексами. Диоды VD1—VD8 —любые из серий Д101, Д102, Д220, Д223, КД509, КД510 или диодная сборка КДС628А, выпрямительный мост VD12 — любой из серий КЦ402, КЦ405. Конденсаторы С1, СЗ—С5 - К50-6, К50-16, К50-12; С2 -КМ-6А, К10-17. Резисторы — МЛТ-1 (R17) и МЛТ-0,25 (остальные). Переключатели SA1— А 10 — тумблеры ТП1-2, МТ-2, выключатели SA11, Q1 — ТВ2-1, кнопочный переключатель SB1 — КМ1, КП-3, П2К. Звонок НА1 —от любого телефонного аппарата с обмоткой сопротивлением 1...3 кОм, рассчитанный на работу от переменного напряжения. Телефон BF1 и угольный микрофон ВМ1 объединены в стандартной трубке телефонного аппарата. Данные трансформатора питания Т1 приведены в описаниях предыдущих переговорных устройств.

Большая часть элементов телефонного коммутатора смонтирована на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита (рис. 27). Для соединения выводов деталей с остальными цепями пульта на плате можно предусмотреть монтажные точки или установить пустотелые заклепки. Можно также применить малогабаритный много-

1-72.jpg

 

1-73.jpg

контактный соединитель МРН44-2. Для такого варианта нумерация контактов соединителя показана на принципиальной схеме цифрами со штрихами.

Налаживание коммутатора сводится к подбору резистора R 14 по требуемому тону звукового сигнала (должно быть 400 Гц), а также резисторов R 11 и R 12, чтобы добиваться требуемой длительности длинных и коротких гудков.

Внешний вид телефонного коммутатора показан на рис. 28. Для соединения телефонных аппаратов с центральным пультом можно использовать любой провод, руководствуясь в основном соображениями его механической прочности. Если в качестве общего провода использовать трубы водопровода или отопительной системы, то линия связи с абонентом будет однопроводной.

На рис. 29 приведена схема еще одного варианта телефонного коммутатора. В нем для индикации сигнала вызова использованы светодиоды, поэтому надобность в транзисторных ключах отпала. Вместо звонка переменного тока использован тональный вызов, поэтому удалось обойтись без оптрона. Каждый из переключателей SA1—SA10 имеет всего лишь одну группу контактов.

Кратко рассмотрим особенности этого коммутатора. При снятии трубки любого телефонного аппарата загорается соответствующий светодиод, и на выводе 10 элемента DD4.3 появляется напряжение высокого уровня, которое снимается с делителя напряжения R1— R 18. Поскольку на второй вход этого элемента (вывод 9) поступает прерывистый сигнал частотой около 400 Гц, звуковой излучатель НА 1 подаст звуковые сигналы.

На элементах DD1.1—DD1.3 и DD3.4, DD4.1 собраны генераторы с частотами 1 и 400 Гц соответственно. D-триггеры DD2.1 и DD2.2, работающие в счетном режиме, делят частоту импульсов первого генератора на 4, поэтому на выходе элемента DD2.2 имеется сигнал с частотой 0,25 Гц. Элементы DD3.1 и DD3.2 переключают на входы элемента DD3.3 сигналы с частотой 1 и 0,25 Гц. Если разговор

1-74.jpg

не ведется (т.е. все переключатели SA1—SA10 находятся в исходном состоянии), то на входах элемента DD 1.4 действует напряжение низкого уровня, а на его выходе — напряжение высокого уровня, которое поступает на вход элемента DD3.2. В результате на выход элемента DD3.3 проходят импульсы частотой 0,25 Гц. Если же на входы элемента DD1.4 поступает напряжение высокого уровня (это происходит при протекании разговорного тока через резистор R 13), то на выходе элемента DD3.3 появляются импульсы частотой 1 Гц. Через резистор R 15 прерывистый сигнал частотой 400 Гц (короткие гудки) поступает в линии всех телефонных аппаратов, а также на базу транзистора VT2.

Стабилитроны VD1, VD2 ограничивают напряжение на входах логических элементов DD1.4 и DD4.3.

Налаживание телефонного коммутатора сводится в основном к подбору резистора R 14 по требуемому тону гудков. Необходимо также подобрать номиналы резисторов R1—R 10 такими, чтобы при разговоре каждого из десяти абонентов с дежурным ток через телефон BF1 и микрофон ВМ1 составлял примерно 10...20 мА. Подбор этих резисторов следует производить только тогда, когда к коммутатору подключены все линии связи телефонных аппаратов. Источником питания служит тот же источник, что и у описанного выше коммута

тора (см. рис. 26). Проводники подключения станции к источнику питания обозначены буквами А—Г.

Телефонный коммутатор с расширенными возможностями. Отличием этого варианта коммутатора от описанных выше является возможность адресации вызовов, поступающих на центральный пульт, одному из абонентов. Такая необходимость может возникнуть, например, если дежурного центрального пульта по каким-то причинам вызвать невозможно. Следовательно, коммутатор может работать в двух режимах: первый — когда все вызовы поступают на центральный пульт, и второй — когда происходит переадресация вызовов с центрального пульта определенному заранее абоненту.

Рассмотрим работу коммутатора по его принципиальной схеме, показанной на рис. 30. Считаем, что питание подано выключателем Q1, микротелефонные трубки всех аппаратов находятся в исходном, а все переключатели — в показанном на схеме положениях. Положение контактов переключателя SA11 определяет первый режим работы устройства.

Пусть дежурному на центральном пульте необходимо связаться с абонентом Е1. Для этого контакты переключателя SA1 надо перевести в нижнее (по схеме) положение и нажать кнопку SB1 "Вызов". При этом переменное напряжение с обмотки II трансформатора Т1 подастся на телефонный аппарат Е1 по цепи: верхний (по схеме) вывод обмотки II трансформатора Т1 — мостовой выпрямитель VD25 и светодиод HL11 — контакты кнопки SB1 и переключателя SA1.1 — резистор R39 — телефонный аппарат El — нормально замкнутые контакты переключателя SA11.2 — нижний (по схеме) вывод обмотки II трансформатора Т1 (точка б). В аппарате Е12 звонит звонок, абонент снимает трубку и начинает вести разговор. При этом разговорный ток протекает по цепи: плюсовой провод источника питания — телефонный аппарат Е1 — резистор R39 — замыкающие контакты переключателя SA1.1 — нормально замкнутые контакты кнопки SB1 — микрофон ВМ1 и телефон BF1 телефонной трубки центрального пульта — общий провод источника питания.

Светодиод HL11 необходим для контроля исправности линии связи — если она исправна, то в момент нажатия кнопки SB1 светодиод горит.

Если абонент Е1 желает связаться с центральным пультом, то он должен снять микротелефонную трубку своего аппарата. При этом цепь замыкается через внутреннее сопротивление аппарата Е1 и на базу транзистора VT6 подается положительное напряжение, транзистор открывается и загорается светодиод HL1. Одновременно открывается транзистор VT1, и на входной вывод 1 элемента DD1.1 подается напряжение высокого уровня (падение напряжения на резисторе R3 при протекании через него коллекторного тока транзистора VT1). При этом на выходе элемента DD1.1 появляются импульсы звуковой частоты, следующие с периодом 4...5 с. Они вырабатываются двумя генераторами, выполненными на элементах НЕ микросхемы DD2. На элементах DD2.1, DD2.2 и DD2.3 выполнен генератор импульсов, следующих с периодом 3...5 с, а на элементах DD2.4—DD2.6 — генератор импульсов звуковой частоты. В зависи-

1-75.jpg

 

мости от состояния контактов реле К 13.2 генератор на элементах DD2.4—DD2.6 вырабатывает импульсы двух частот: 400 или 800 Гц. Таким образом, в данном случае на выходе элемента DD1.2 будут импульсы с частотой 400 Гц. Они усиливаются по мощности транзистором VT2 и через переменный резистор R2, служащий регулятором громкости, поступают на звуковой излучатель НА1 (разумеется, контакты выключателя звукового сигнала SA12 при этом должны быть замкнуты). Дежурный центрального пульта слышит прерыви-

1-76.jpg

стые звуковые сигналы вызова и видит горящий светодиод HL1; абонент же Е1 прослушивает в микротелефонной трубке сигнал "длинные гудки", поступающий в линию через эмиттерный переход транзистора VT6 с делителя напряжения R33 R34. Сигналы "длинные гудки", поступающие в линии, формируются генератором импульсов звуковой частоты и генератором инфранизкой частоты, собранным на элементах DD3.3, DD3.4. Период следования импульсов на его выходе определяется состоянием контактов реле К 12.3 и

переключателей SA1.2—SA10.2. Следовательно, если все контакты переключателей SA1—SA10 находятся в исходном (показанном на схеме) положении, в линию поступают сигналы "длинные гудки", а если контакты хотя бы одного из этих переключателей будут в другом положении (т.е. с центрального пульта ведется разговор с кем-либо из абонентов), то в линию поступают сигналы "короткие гудки" (период их следования около 1 с). Таким образом, при поступлении вызова дежурный центрального пульта должен переключить контакты одного или нескольких переключателей SA1—-SA10 в соответствии с горящими светодиодами. В разговоре при этом могут участвовать несколько абонентов.

Рассмотрим работу коммутатора во втором режиме, при котором подвижные контакты переключателя SA11 должны быть в нижнем (по схеме) положении. Телефонный аппарат, на который должны поступать все вызовы, на схеме условно обозначен латинскими буквами EN. Это может быть один из аппаратов E1—Е10, который в этом случае отключают от соответствующей линии; это может быть также и дополнительный телефонный аппарат. В любом случае этот аппарат должен находиться в другом помещении, нежели сам коммутатор, иначе теряется смысл работы во втором режиме.

Допустим, что абонент Е1 снял трубку. При этом открывается транзистор VT19, срабатывает реле К13 и его контакты К13.1, переключаясь, подают напряжение питания на реле К1—К 11. Открывается транзистор VT6, что приводит к срабатыванию реле К1, контактами К 1.1 оно самоблокируется, а контакты К 1.2 подключают линию аппарата Е1 к делителю напряжения R35 R36. В линию поступают сигналы "длинные гудки". Частота звукового сигнала в данном случае составляет не 400, а 800 Гц (поскольку контакты К13.2 подключают резистор R8 параллельно времязадающему резистору R9). Повышенная частота звукового сигнала позволит вызывающему абоненту определить, в каком режиме работает коммутатор и есть ли кто-либо на центральном пульте. Очевидно, что высокий тон сигнала говорит об отсутствии телефониста на центральном пульте.

В этом случае реле К11, управляемое импульсами генератора на элементах DD2.1—DD2.3, начинает периодически подавать переменное вызывное напряжение на аппарат EN от обмотки II трансформатора Т1. При снятии трубки этого аппарата в момент нахождения контактов К 11.1, К 11.2 в исходном положении открывается транзистор VT16 и срабатывает реле К12. При этом контакты К12.1 снимают напряжение питания с эмиттера транзистора VT4, что обесточивает реле К 11, и соединяют базы транзисторов VT6—VT15 через диоды VD 14—VD23 и резистор R33 с общим проводом. Поэтому снятие трубок телефонных аппаратов Е2—Е10 не приводит к срабатыванию реле К2—К 10. Абоненты Е1 и EN могут вести разговор. Ток протекает по цепи: общий провод — эмиттерный переход транзистора VT16 — нормально замкнутые контакты К11.2 — телефонный аппарат EN — нормально замкнутые контакты К 11.1 — замыкающие контакты К 12.2 и К 1.2 — нормально замкнутые контакты SA1.1 переключателя SA1 — резистор R39 — телефонный аппарат

Е1 — змиттерный переход транзистора VT19 — "плюс" источника питания.

При снятии телефонной трубки любого из аппаратов Е2—ЕЮ в ней прослушиваются сигналы "короткие гудки" высокого тона (800 Гц).

После возвращения всех трубок на телефонные аппараты все приборы коммутатора принимают исходное состояние (реле К1— К13 обесточены).

Кратко рассмотрим назначение других деталей коммутатора. Диоды VD3—VD13, VD24, VD26 защищают соответствующие им транзисторы от пробоя напряжением самоиндукции, возникающим на обмотках реле К1—К13. Диоды VD1, VD2 исключают протекание тока элемента DD2.3 через коллекторный переход транзистора VT4, реле К11, К1—К 10 и далее на базу транзистора VT1. Без них через базу транзистора VT1 стал бы протекать небольшой ток, вызывающий открывание транзистора и подачу напряжения высокого уровня на входной вывод 1 элемента DD1.1 микросхемы DD1. Но такое может произойти лишь при снятии трубки одного из телефонных аппаратов. Резистор R1 исключает самопроизвольное открывание транзистора VT1, что повышает надежность работы устройства. Конденсатор С7 исключает дребезг якоря реле К13 при кратковременном размыкании его цепи питания переключающимися контактами реле К1—К 10. Резистор R38 обеспечивает транзистору VT16 надежное открывание, подавая положительное напряжение на его базу.

В этом коммутаторе работают в основном такие же детали, как и в описанных ранее устройствах. Реле К1—К11 и К13 — РЭС47 (паспорт РФ4.500.417); К12 — РЭС22 (паспорт РФ4.500.131). Трансформатор Т1 выполнен на ленточном магнитопроводе ШЛ 16х25. Его обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-2 0,10, обмотка II — 400 витков провода ПЭВ-2 0,12, обмотка 111 — 270 витков провода ПЭВ-2 0,23. Звуковой излучатель НА1 —типа ВП-1 или капсюль ДЭМШ-1А.

Коммутатор собран в корпусе, по форме и размерам аналогичном показанному на рис. 28. Для обеспечения возможности быстрого переключения линий телефонных аппаратов использованы разъемные соединители типа ОНЦ-ВГ (магнитофонные гнездо и вилка).

 

Рис. 26 Схема телефонного коммутатора на десять абонентов

Рис. 26 Схема телефонного коммутатора на десять абонентов

Рис. 27 Монтажная плата телефонного коммутатора

Рис. 27 Монтажная плата телефонного коммутатора

Рис. 28 Внешний вид телефонного коммутатора

Рис. 28 Внешний вид телефонного коммутатора

Рис. 29 Схема варианта телефонного коммутатора

Рис. 29 Схема варианта телефонного коммутатора

Рис. 30а Схема телефонного коммутатора с расширенными возможностями

Рис. 30а Схема телефонного коммутатора с расширенными возможностями

Рис. 30б Схема телефонного коммутатора с расширенными возможностями

Рис. 30б Схема телефонного коммутатора с расширенными возможностями

По материалам сайта http://lib.qrz.ru