Цель работы

Целью работы является углубление знаний об устройстве и принципу работы телефонного аппарата ТА-68, теоретическое исследование сигналов набора номера и информационных акустических сигналов.

Теоретическая часть

1. Обобщённая структурная схема и принцип работы телефонного аппарата

В обобщённую структурную схему ТА системы ЦБ АТС (рис. 1) входят: разговорные приборы (РГП), приемник вызова (ПВ), рычажный переключатель (РП) и номеронабиратель (НН). РГП состоят из акустоэлектрического и электроакустического преобразователей. В качестве преобразователей используются микрофоны и электромагнитные телефоны, которые для удобства объединяются в одно целое – микротелефонную трубку.

Рисунок 1 – Обобщённая структурная схема телефонного аппарата системы ЦБ АТС

2. Устройство дискового номеронабирателя

Дисковый номеронабиратель представляет собой пружинный механизм, создающий при наборе номера импульсы постоянного тока для управления приборами на АТС. Устройство номеронабирателя схематично изображено на рис. 2. Заводной диск 19 с упором 20 имеет отверстия, под которыми нанесены цифры 1, 2, …, 9, 0. На оси 8 укреплены конец возвращающей спиральной пружины 9, сегмент 10 для переключения контактных пружин 1…5 и большая шестерня 11. На второй оси 12 размещены малая шестерня 13 с собачкой 14 и храповиком 15 , червячное колесо 16 , импульсная шайба 17 , служащая для размыкания контактных пружин 6  7. Регулятор 18 , связанный с осью 12 червячной передачей, поддерживает необходимую скорость диска при его возвращении в исходное положение.

Рисунок 2 – Устройство дискового номеронабирателя

3. Угольный микрофон

Рисунок 3 – Угольный микрофон: а - принцип устройства и схема включения; б - эскиз микрофона МК-16; в - условное обозначение;

1 - неподвижный электрод; 2 - угольный порошок; 3 - подвижный электрод; 4- мембрана; 5 - корпус; 6 - ограничитель засыпки; 7 - изоляционная втулка.

4. Электромагнитный телефон

Электромагнитный телефон с простой магнитной системой (рис. 5) состоит из постоянного магнита 1 , полюсных надставок 2 , обмотки 3 , мембраны 4 , якоря 5 и стержня 6 .

Рисунок 4 – Электромагнитный телефон с простой магнитной системой

5. Противоместные схемы телефонных аппаратов

Существуют два класса противоместных схем: мостовые и компенсационные . Принцип построения мостовой схемы показан на рис. 5а . Ее образуют: трехобмоточный трансформатор Тр, микрофон R м, телефон Z т, входное сопротивление линии Z k и сопротивление Z б. Такую схему можно представить в виде канонического моста переменного тока, в одну диагональ которого включен микрофон как генератор переменного тока, а в другую – телефон.

Рисунок 5 – Противоместные мостовая (а ) и компенсационная (б ) схемы телефонных аппаратов

5. Телефонный аппарат ТА-68

Рассмотрим работу аппарата ТА-68, принципиальная схема которого приведена на рис. 6. Аппарат работает по противоместной схеме компенсационного типа. В состав схемы входят: рычажный переключатель РП, звонок Зв, конденсатор С 1, номеронабиратель НН, телефон Т, микрофон М, трансформатор Тр, балансный контур (конденсаторы С 1 и С 2 и резисторы R 1 и R2). Трансформатор имеет три обмотки: линейную I , балансную II и телефонную III .

Рисунок 6 – Принципиальная схема телефонного аппарата ТА-68

Вывод

В данной лабораторной работе мы изучили схему и принцип работы телефонного аппарата. Подробно рассмотрели, как работает дисковый номеронабиратель, угольный микрофон, а так же изучили построение двух классов противоместных схем: мостовые и компенсационные схемы телефонных аппаратов.

Для работы телефонного аппарата необходимо выполнить два условия, это обеспечить питание разговорных цепей постоянным напряжением 1,5 – 9 вольт (в зависимости от типа аппарата) и обеспечить питание цепей вызова переменным напряжением 40 – 60 вольт, 25 – 50 Гц. По принципу питания телефонные аппараты делятся на две группы. К первой группе относятся аппараты местной батареи (МБ), у которых все источники питания находятся внутри: гальваническая батарея – для питания разговорных цепей и ручной индуктор переменного тока для посылки вызова абоненту. К таким телефонам относятся полевые военные аппараты ТАИ-43 и ТА-57. Ко второй группе относятся аппараты центральной батареи (ЦБ), питание цепей которых осуществляется от центральной станции или АТС, своих источников питания эти аппараты не имеют. К таким телефонам относятся все аппараты с номеронаберателями и некоторые другие общего пользования типа: ТА-68, ТАН-70, VEF TA-12, Aster и др. При соединении между собой двухпроводной линией аппаратов первой группу, они сразу начинают работать без всяких проблем, так как являются аппаратами МБ с местной батареей. Для того, чтобы заставить работать два, соединённых между собой, аппарат ЦБ второй группы я собрал специальное устройство. Существует не мало описаний таких устройств, но у всех этих схем, как писали ранее, имеется существенный недостаток – для соединения аппаратов требуется трехпроводная линия. Собранное мной устройство обеспечивает работу по двухпроводной линии.

Само питающее устройство находится со стороны одного из абонентов и состоит из понижающего сетевого трансформатора Тр1. Вторичная обмотка трансформатора обеспечивает два напряжения 40 и 15 вольт. Переменное напряжение 40 вольт обеспечивает вызывные цепи. Второе напряжение выпрямляется мостом КЦ и стабилизируется стабилизатором на КРЕН – используется для питания разговорных цепей. Стабилизатор и конденсатор С1 нужны для уменьшения фона переменного напряжения при разговоре. Стабилизатором можно пренебречь если фон не большой. Кнопки КН используются без фиксации и крепятся в корпусах телефонных аппаратов. Аппарат ТА2 соединён с аппаратом ТА1 и устройством телефонным двухпроводным проводом ТРП 1 х 2. Нижние по схеме контакты переключателей КН1 и КН2 заземлены. Заземлением может служить труба водопровода, отопления, металлический штырь вбитый в землю. Я использовал заземляющий контакт евророзетки.

Работа схемы. При нажатии кнопки КН1 на аппарате ТА1 переменное напряжение 40 В с обмотки трансформатора через замкнутые контакты кнопки ЕН1 поступает через линию, нормально замкнутые контакты КН2 на вызывное устройство аппарата ТА2. (когда трубка лежит на аппарате, то в нем к линии подключено вызывное устройство). С аппарата через линию, конденсатор С1, на второй коней обмотки 40 В. В телефоне ТА2 звонит звонок. При поднятии в обоих аппаратах телефонных трубок и отжатых кнопках КН1 и КН2 , к линии подключаются переговорные цепи аппаратов. В этом случае источник питания постоянного напряжения 12 вольт оказывается подключён последовательно с телефонными аппаратами. По цепи: Конденсатор С1 плюс источника питания, соединительная линия, разговорные цепи аппарата ТА2, замкнутые контакты кнопки КН2, линия, замкнутые контакты КН1, Разговорная цепь аппарата ТА1, минус источника питания. Аналогично схема работает при посылке вызова с телефонного аппарат ТА2. При нажатии кнопки КН2, вызывное переменное напряжение 40 В с обмотки трансформатора через заземление и замкнутые вызывные контакты КН2 поступает в линию и через контакты КН1 на звонок телефона ТА1 и второй конец обмотки Тр1 40 В. Разговор абонентов происходит по описанной выше цепи. В моём случае использования данного устройства в точке установки телефона ТА2 не было вообще никаких линий кроме заземления и телевизионного кабеля кабельного телевидения, идущего на телевизор. Прокладывать новую линию по зданию было далеко и накладно, а телевизионный кабель проходил недалеко от установки телефона ТА1. В результате мне удалось соединить телефонные аппараты ТА1 и ТА2 с помощью уже проложенного телевизионного кабеля РК75 не нарушая работы телевизора. Для этих целей я установил на кабеле специальные разделительные фильтры.

Дроссели Др1 и Др2 служат для подавления высокочастотного телевизионного сигнала от проникновения в телефоны и одновременно сохраняют физическую цепь между аппаратами. Намотаны на сопротивлениях МЛТ 100 к проводом ПЭЛ 0.2 до заполнения. Экранная оплетка кабеля РК75 используется как второй провод линии. Конденсаторы С1 и С2 препятствуют проникновению напряжения на элементы аппаратуры телевидения, но в свою очередь хорошо пропускают радиочастотный телевизионный сигнал. Всё работает устойчиво.

При телефонном разговоре человек, говорящий перед микрофоном, слышит свою речь в телефоне своего же аппарата. Это объясняется тем, что ток от микрофона говорящего абонента попадает в телефон этого аппарата, а не только в линию и аппарат собеседника. По этой же причине абонент через свой телефон слышит окружающие шумы. Прослушивание абонентом через телефон своего аппарата местных шумов и собственной речи при разговоре называется местным эффектом . Схемы ТА, в которых приняты меры для снижения влияния местного эффекта, называются противоместными .

Существуют два класса противоместных схем: мостовые и компенсационные . Принцип построения мостовой схемы показан на рис. 5а . Ее образуют: трехобмоточный трансформатор Тр, микрофон R м, телефон Z т, входное сопротивление линии Z k и сопротивление Z б. Такую схему можно представить в виде канонического моста переменного тока, в одну диагональ которого включен микрофон как генератор переменного тока, а в другую – телефон.

Рис. 5. Противоместные мостовая (а ) и компенсационная (б ) схемы телефонных аппаратов

При равнове­сии моста ток в его диагоналях равен нулю и, следовательно, в телефоне не будет слышен собственный голос. Равновесие моста достигается при условии Z 6 Z 1= Z л Z 2 , где Z л - входное сопротивление линии, Z 1 и Z 2 - сопротивления обмоток I и II трансформато­ра, Zб- сопротивление балансного контура. Однако полного по­давления местного эффекта практически достичь не удается, так как балансный контур, содержащий обычно небольшое количест­во элементов с сосредоточенными параметрами (от одного до пяти резисторов и конденсаторов), не может воспроизвести полную час­тотную зависимость входного сопротивления линии Z Л. Следует также учитывать, что длина и тип линий в условиях эксплуатации бывают различными. Поэтому при разработке схем ТА не стремят­ся к полному подавлению местного эффекта, а только к его зна­чительному ослаблению.

Принцип построения компенсационной схемы ТА показан на рис. 5б . Поясним ее работу. Пусть мгновенные значения токов i = i 1 + i 1 , создаваемых микрофоном R м, имеют направления, ука­занные стрелками. Протекающие по обмоткам автотрансформато­ра I и II токи i 1 и i 1 индуцируют в его III обмотке ЭДС e1 и е2. Параметры схемы подбираются так, чтобы абсолютное значение ЭДС e1 было больше е 2 , тогда в обмотке III индуцируется ЭДС е = е 1 -е 2 . Одновременно с этим часть разговорного тока i K созда­ет на компенсационном сопротивлении падение напряжения U K = i K Z K . Для условия полной противоместности необходимо, чтобы наведенная ЭДС е и падение напряжения U K были равны по вели­чине и противоположны по фазе. В этом случае телефон Z T ока­жется включенным между точками с одинаковым потенциалом и, следовательно, в телефоне тока не будет.

Телефонный аппарат ТА-68

Рассмотрим работу аппарата ТА-68, принципиальная схема которого приведена на рис. 6. Аппарат работает по противоместной схеме компенсационного типа. В состав схемы входят: рычажный переключатель РП, звонок Зв, конденсатор С 1, номеронабиратель НН, телефон Т, микрофон М, трансформатор Тр, балансный контур (конденсаторы С 1 и С 2 и резисторы R 1 и R2). Трансформатор имеет три обмотки: линейную I , балансную II и телефонную III .

Рис. 6. Принципиальная схема телефонного аппарата ТА-68

Для защиты уха абонента от акустических ударов и уменьшения силы щелчка при заводе и возвращении диска номеронабирателя установлен варистор, состоящий из двух диодов Д 1 и Д 2, подключенных параллельно телефону. Рычажный переключатель аппарата имеет контакты 1-2-3 РП и 4-5-6 РП. Когда микротелефонная трубка лежит на рычаге, к линейным зажимам 1 и 2 подключен приемник вызова по цепи: клемма 2 , Зв, контакт 3-2 РП, С 1, клемма 1 . Конденсатор С 1 преграждает путь постоянному току от ЦБ АТС. Сигнал вызова от АТС подается переменным током частотой 25 Гц. При этом конденсатор С 1 обеспечивает прохождение переменного тока и поляризованный звонок Зв оповещает абонента о поступлении вызова.

При снятии микротелефонной трубки замыкается контакт 5-6 РП, контактом 1-2 размыкается цепь вызова. Контактом 5-6 РП замыкается цепь постоянного тока: клемма 2, контакт 5-6 РП, обмотка I Тр, микрофон М, контакты НН, клемма 1 . Замыкание цепи постоянного тока воспринимается на станции как сигнал вызова.

Приведенные ниже схемы могут быть полезны при восстановлении любых ТА с дисковым номеронабирателем.

Простейший телефонный аппарат состоит из трубки с микрофонным и телефонным капсюлями, номеронабирателя, одного контакта рычажного переключателя, звонка и конденсатора (рис. 55). Если из этого набора исключить звонок и конденсатор, а номеронабиратель закрепить на трубке, то мы получим незаменимый инструмент телефонного монтера.

Схемы бытовых аппаратов, выпускаемых промышленностью, отличаются от схемы на рис. 55 наличием дифференциального трансформатора и RC-цепочки, предназначенных для устранения местного эффекта («самопрослушивания») и для согласования с линией.

С конца 60-х до начала 80-х годов рижский завод ВЭФ выпускал самую массовую в СССР модель бытового телефонного аппарата - ТА-68. Аппарат обладает сравнительно неплохими характеристиками, и его принципиальная схема (рис. 56, рис. 57) фактически стала базовой для последующих, более современных, аппаратов фирмы. Телефонный аппарат ТА-72М (рис. 60, рис. 61) имеет лишь измененную форму корпуса; трубка, звонок и другие комплектующие - такие же, как и у ТА-68М.

На всех схемах для наглядности показано типовое включение двухпроводного розеточного шнура. Вместе с тем показаны схемы подключения разных номеронабирателей.

Самое уязвимое место аппаратов ТА-68 и ТА-68М - это верхняя крышка корпуса. Как правило, при ударе от падения у него обламываются крепежные втулки, а также фиксаторы нажимных пластин рычажного переключателя. Для склеивания корпуса подойдет клей ПС, дихлорэтановый или эпоксидный.

Нельзя применять лишь эластичные клеи типа «Момент» или «Феникс». Следует также заметить, что при загрязнении корпуса ею нельзя чистить ацетоном или другими растворителями, а только теплой мыльной водой или разведенным шампунем.

Если после подключения телефонного аппарата к сети АТС в трубке слышен сильный шорох и треск, попробуйте прижать витой микротелефонный шнур к трубке, сделав небольшую петлю примерно так, как это делают эстрадные певцы. Затем осторожно прощупайте каждый сантиметр от корпуса аппарата до трубки. Обычно повреждение бывает или у самой трубки или непосредственно у корпуса. Конечно, лучше всего заменить витой шнур на новый, но не у всех он имеется. В таком случае нужно отрезать поврежденный кусок шнура, аккуратно зачистить провода и установить на них предварительно

снятые с отрезанного шнура клеммы. Так как микротелефонный шнур состоит из мишурных жил, которые изготовлены путем спиральной навивки узкой и очень тонкой медной ленты на шелковую или капроновую нить, их нельзя припаивать к клеммам. Клеммы загибаются, захватывая изоляцию. Таким образом, ваш микротелефонный шнур станет немного короче, но будет работать без замены.

Аналогичным образом можно восстановить работоспособность шнура розетки. Если не удалось обнаружить неисправность микротелефонного шнура, или после его замены на новый при потряхивании трубки наблюдаются те же симптомы, необходимо заменить микрофонный капсюль (МК). Иногда, чтобы восстановить работоспособность микрофона, достаточно просушить его на батарее отопления в течение суток.

Обратите внимание на обозначение на корпусе капсюля. В настоящее время выпускаются угольные микрофоны типа МК-16 сопротивлением 20...40 Ом для коротких линий МБ и сопротивлением 180±80 Ом для всех других аппаратов. Микрофоны МК-16-У - устойчивые к воздействию климатических условий, рассчитанные на температуру от -50° до +50°. МК-16-Н изготавливается для нормальных климатических условий (-10°до +45°).

Необходимо обратить внимание на правильность подключения номеронабирателя, розеточного и микротелефонного шнуров. На схемах специально указаны цвета жил шнуров, чтобы было проще искать ошибки. Если все подключено верно, то при «продувании» микрофона вы не должны слышать в трубке сильный шум и свой голос. В противном случае надо проверить подключение цветных жил микротелефонного шнура под микрофоном (МК) в трубке. Зеленый провод во всех телефонных аппаратах производства СССР должен быть подключен только к контакту МК. Белый провод подключается к обоим капсюлям.

Звонок и телефонный капсюль редко полностью выходят из строя, поэтому, чтобы их проверить, достаточно тестером измерить сопротивление обмотки. У звонка оно должно быть 2400 Ом, а у обмотки ТК - 60...70 Ом. Телефонный капсюль может быть типа ТА-4 или ТК-67-НТ. У звонка надо обязательно проверить ход бойка и при необходимости отрегулировать, поворачивая эксцентрически закрепленные чашки звонка в ту или другую сторону, чтобы при положении для максимальной громкости боек почти касался чашек (зазор должен быть от 0,1 до 0,2 мм). Боек закреплен на якоре, ход

которого выбирается в пределах 0,4±0,1 мм. При уменьшении хода якоря чувствительность звонка увеличивается.

Если же исправный звонок не работает, необходимо проверить, установлена ли перемычка между контактами К2 и К5 (рис. 56). Далее следует проверить контакты рычажного переключателя. На всех, схемах они показаны в состоянии, когда трубка лежит на рычагах аппарата. Расстояние между разомкнутыми контактами должно быть не менее 0,4 мм. Сняв прозрачную пылезащитную крышку рычажного переключателя, можно при необходимости подогнуть их. Чистят контакты спиртом.

Самое сложное устройство телефонного аппарата - дисковый номеронабиратель. Качественно отрегулировать его в домашних условиях невозможно, поэтому лучше сразу заменить номеронабиратель на новый. Для знакомства с этим важным узлом кратко остановимся на его основных характеристиках. Посылка импульсов на АТС осуществляется во время обратного (свободного) хода диска. Продолжительность цикла размыкания-замыкания импульсных контактов (ИК) номеронабирателя - 90...110 мс (или 10±1 имп/с). Отношение продолжительности размыкания к продолжительности замыкания ИК лежит в пределах 1,4...1,7 и называется импульсным коэффициентом. Расстояние между разомкнутыми контактами должно быть не менее 0,3 мм. Во избежание прослушивания щелчков в телефоне во время набора номера старые номеронабиратели имели дополнительную группу контактов S2-3 (см. рис. 56), которая шунтировала телефонный капсюль в момент набора номера. Если вы хотите установить номеронабиратель с пятижильным шнуром вместо номеронабирателя с трехжильным шнуром, то зеленый и черный провода необходимо изолировать и никуда не подключать.

Вышеописанные схемы очень полезны на практике при ремонте телефонных аппаратов.

В состав телефонных аппаратов, предназначаемых для работы в телефонных сетях, входят следующие обязательные элементы: микрофон и телефон, объединенные в микротелефонную трубку, вызывное устройство, трансформатор, разделительный конденсатор, номеронабиратель, рычажный переключатель. На принципиальных электрических схемах телефонный аппарат обозначают буквой Е.

Кратко рассмотрим назначение основных элементов телефонного аппарата.

Микрофон служит для преобразования звуковых колебаний речи и электрический сигнал звуковой частоты. Микрофоны могут быть угольными, конденсаторными, электродинамическими, электромагнитными, пьезоэлектрическими. Их можно классифицировать на активные и пассивные. Активные микрофоны непосредственно преобразуют звуковую энергию в электрическую. В пассивных же микрофонах звуковая энергия преобразуется в изменение какого-либо параметра (чаще всего — емкости и сопротивления). Для работы такого микрофона обязательно требуется вспомогательный источник питания.

В массовых телефонных аппаратах применяют, как правило, угольные микрофоны, в которых под действием звуковых волн изменяется электрическое сопротивление угольного порошка, находящегося под мембраной. Наиболее широко используют микрофонные капсюли типов МК-10, МК-16, обладающие достаточно высокой чувствительностью (в описываемых устройствах применены в основном угольные микрофоны). На принципиальных схемах микрофон обозначают латинскими буквами ВМ.

Следует отметить, что в последнее время ряд телефонных аппаратов оснащают также конденсаторными микрофонами типов МКЭ-3, КМ-4, КМ-7.

Телефоном называют прибор, предназначенный для преобразования электрических сигналов в звуковые и рассчитанный для работы в условиях нагрузки на ухо человека. В зависимости от конструктивных особенностей телефоны подразделяют на электромагнитные, электродинамические, с дифференциальной магнитной системой и пьезоэлектрические. В телефонных аппаратах наибольшее распространение получили телефоны электромагнитного типа. В таких телефонах катушки закреплены неподвижно. Под действием протекающего в катушках тока возникает переменное магнитное поле, приводящее в движение подвижную мембрану, которая и излучает звуковые колебания. В современных телефонных аппаратах применяют в

основном телефонные капсюли типа ТК-67, а в аппаратах устаревших конструкций — также ТК-47 и ТА-4.

Полоса рабочих частот для микрофонов и телефонов, используемых в телефонных аппаратах, составляет примерно 300...3500 Гц. На принципиальных схемах телефон обозначают латинскими буквами BF.

Для удобства пользования микрофон и телефон объединены в микротелефонной трубке.

Вызывное устройство служит для преобразования вызывного сигнала переменного тока в звуковой сигнал. Применяют электромагнитные или электронные вызывные устройства. Первое из них представляет собой одно- или двухкатушечный звонок. Звуковой сигнал образуется в результате удара бойка о звонковые чашки. Протекающий в катушках ток частотой 16...50 Гц создаст переменное магнитное поле, которое приводит в движение якорь с бойком. Как правило, в телефонных звонках используют постоянные магниты, создающие определенную полярность магнитопровода, поэтому такие звонки называют поляризованными. Сопротивление обмоток звонка постоянному току составляет 1,5...3 кОм, рабочее напряжение 30...50 В. На принципиальных схемах звонок обозначают латинскими буквами НА.

Электронное вызывное устройство преобразует вызывной сигнал в звуковой тональный сигнал, который может имитировать, например, пение птицы. В качестве акустического излучателя при этом используют телефон или пьезоэлектрический вызывной прибор ВП-1. Такие вызывные устройства применяют, например, в современных телефонных аппаратах ТА-1131 "Лана", ТА-1165 "Стелла" и др. Электронные вызывные устройства выполняют на транзисторах.

Трансформатор телефонного аппарата предназначен для связи отдельных элементов разговорной части и для согласования их сопротивлений с входным сопротивлением абонентской линии. Он, кроме того, позволяет устранять так называемый местный эффект, о чем будет сказано ниже. Трансформаторы изготавливают с отдельными обмотками или в виде автотрансформаторов.

Разделительный конденсатор служит элементом подключения вызывного устройства к абонентской линии в режиме ожидания и приема вызова. При этом обеспечивается практически бесконечно большое сопротивление телефонного аппарата постоянному току и малое сопротивление — переменному. В телефонных аппаратах применяют разделительные конденсаторы типов МБМ, К73-П емкостью 0,25...1 мкф и на номинальное напряжение 160...250 В.

Номеронабиратель обеспечивает подачу импульсов набора номера в абонентскую линию с целью установления требуемого соединения. Импульсы служат для периодических замыканий и размыканий линии. В современных телефонных аппаратах применяют механические и электронные номеронабиратели. Дисковый механический номеронабиратель имеет диск с десятью отверстиями. При вращении диска по часовой стрелке заводится пружина механизма номеронабирателя. После отпускания диска он вращается в обратную сторону под действием пружины, при этом происходит периодическое размыкание контактов, коммутирующих абонентскую линию. Необходимая скорость и равномерность вращения диска достигаются наличием центробежного регулятора или фрикционного механизма. Формирование импульсов при свободном движении диска обеспечивает их стабильную частоту и необходимый интервал между импульсными посылками, соответствующими двум соседним цифрам набираемого номера. Необходимый интервал обеспечивается благодаря тому, что число размыканий импульсных контактов всегда выбирается на одно-два больше, чем требуется подать импульсов в линию. Этим обеспечивается гарантированная пауза между пачками импульсов (0,2...0,8 с). При этом указанные лишние импульсы в линию нс поступают, поскольку в это время импульсные контакты шунтируются одной из групп контактов номеронабирателя. Имеются также контакты, замыкающие телефон при наборе номера, чтобы исключить неприятные щелчки. Частота импульсов, формируемых номеронабирателем, должна составлять (10±1) имп./с. Число проводов, соединяющих номеронабиратель с другими элементами телефонного аппарата, может быть 3 — 5.

Электронные номеронабиратели, которыми комплектуются многие современные телефонные аппараты (например, ТА-5, ТА-7, ТА-101), выполнены на интегральных микросхемах и транзисторах. Набор номера осуществляют нажатием кнопок клавиатуры — так называемой тастатуры. Поскольку скорость нажатия кнопок может быть сколь угодно большой, в среднем на наборе одной цифры номера экономится 0,5 с. Кроме того, тастатурные номеронабиратели предоставляют пользователям различные удобства, экономящие время:

запоминание последнего набранного номера, возможность запоминания нескольких десятков номеров и др. Питание электронных номеронабирателей осуществляется как от абонентской линии, так и от сети напряжением 220 В через блок питания.

Рычажный переключатель обеспечивает подключение к абонентской линии вызывного устройства телефонного аппарата в нерабочем состоянии (микротелефонная трубка лежит) и разговорных цепей или номеронабирателя в рабочем состоянии (трубка снята). Рычажный переключатель представляет собой группы из нескольких переключающих контактов, срабатывающих при снятии телефонной трубки.

Кроме перечисленных элементов в состав телефонного аппарата входят также резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, образующие разговорную цепь аппарата.

Рассмотрим устройство телефонного аппарата (ТА) в целом.

При работе телефонного аппарата в разговорном режиме возникает местный эффект, т.е. прослушивание собственной речи в телефоне аппарата. Местный эффект объясняется тем, что ток, протекающий через микрофон, поступает нс только в абонентскую линию, но и в собственный телефон. Для устранения этого нежелательного явления в современных телефонных аппаратах используют противо-местные устройства.

Существуют различные типы подобных устройств. Рассмотрим одно из них — противоместное устройство мостового типа (рис. 1).

Микрофон ВМ1, телефон BF1, балансный контур Zб и линия Zл связаны между собой обмотками трансформатора Т1: линейной I, балансной II и телефонной III. Во время разговора, когда сопротивление микрофона изменяется, разговорные токи звуковой частоты протекают по двум цепям: линейной и балансной. Из схемы видно, что токи, протекающие через обмотки I и II, суммируются с противоположными знаками, поэтому ток в обмотке 111 будет отсутствовать в том случае, если токи в линейной и балансной обмотках равны по величине. Это достигается соответствующим выбором элементов балансного контура Zб, параметры которого зависят от параметров линии Zл. Сопротивление линии содержит активную и емкостную составляющие, поэтому балансный контур выполняют из резисторов и конденсаторов.

Полное устранение местного эффекта достигается только на одной определенной частоте и определенных параметрах линии, что в реальных условиях невыполнимо, поскольку речевой сигнал содержит широкий спектр частот, а параметры линии изменяются в широких пределах (зависят от удаленности абонента от АТС, переходных сопротивлений и емкостей в кабелях и др.), поэтому на практике местный эффект не уничтожается полностью, а только ослабляется.

Рассмотрим схему телефонного аппарата ТА-72М-5 (рис. 2), предназначенного для работы в городских сетях. Его коммутационно-вызывную часть образуют рычажный переключатель SA1, звонок НА1, разделительный конденсатор С1 и номеронабиратель SA2. Разговорная часть телефонного аппарата состоит из телефона BF1, микрофона ВМ 1, трансформатора Т 1, балансного контура (конденсаторы С1 и С2, резисторы R1—R3) и ограничительных диодов VD1, VD2. Разговорная часть выполнена по противоместной схеме мостового типа.

В исходном состоянии контактов рычажного переключателя SA1 и номеронабирателя SA2, показанном на схеме, к линии подключены последовательно соединенные между собой звонок НА1 и конденсатор С1, а разговорная часть отключена. При появлении вызывного напряжения на зажимах 1 и 4 телефонного аппарата ток протекает по цепи: зажим 1 — перемычка — зажим 3 — обмотка звонка — нормально замкнутые контакты SA1.2 рычажного переключателя — конденсатор С1 — зажим 4. (Направление тока выбрано условно — с таким же успехом его можно было бы считать протекающим от зажима 4 к зажиму 1.) Услышав звонок, абонент снимает трубку. При этом контакты SA1.1 и SA1.2 переключаются в другое положение, отключая вызывную цепь и подключая к линии разговорную цепь. Сопротивление постоянному току между зажимами 1 и 4 изменяется от очень большого (сотни килоом — мегаомы) до относительно малого (сотни ом), это фиксируется приборами телефонной станции, и они переключаются в разговорный режим.

При наборе номера контакты SA2.1 номеронабирателя находятся в замкнутом состоянии во время прямого и возвратного вращения диска, что обеспечивает шунтирование разговорной цепи и исключает прослушивание щелчков в телефоне. При возвратном вращении диска номеронабирателя контакты SA2.2 разрывают линейную цепь, и приборы станции по числу таких размыканий фиксируют номер вызываемого абонента.

Диоды VD1 и VD2 ограничивают выбросы напряжения на обмотках телефона и исключают резкие звуки, неприятные для уха.

Для работы в сетях телефонных станций ручного обслуживания используют телефонные аппараты без номеронабирателя. Схема одного из таких аппаратов (типа ТА-68ЦБ-2) показана на рис. 3. Основным отличием его от предыдущего аппарата является отсутствие контактов номеронабирателя и одной группы контактов рычажного переключателя, в связи с чем звонок и конденсатор С1 остаются подключенными к линии и в разговорном режиме. Однако они практически нс оказывают влияния на работу телефонного аппарата в таком режиме.

В устройствах телефонной связи, которые описаны в этой книге, можно использовать выпускаемые промышленностью телефонные аппараты как с номеронабирателем (ТА-68, ТА-72М-5, ТА-1146 и др.), так и без него (ТА-68ЦБ-2 и другие аналогичные). Но телефонные аппараты без номеронабирателя годятся только для телефонных коммутаторов с ручным управлением. Если в распоряжении радиолюбителя имеется телефонный аппарат, у которого исправны лишь трубка и звонок, его также можно использовать. В этом случае соединение элементов осуществляют в соответствии со схемой, приведенной на рис. 4. Конденсатор С1 — типа К73-17, МБМ, МБГО. Следует отметить, что в таком телефонном аппарате в полной мере будет проявляться местный эффект, но ради простоты можно несколько поступиться удобством.

Рассмотрим кратко, каким образом осуществляется коммутация телефонных линий в городских АТС. С 1876 г., когда шотландец А.Г.Белл изобрел первый в мире двухпроводный телефон, принцип телефонной связи нс претерпел существенных изменений.

Схема организации телефонной связи между двумя абонентами показана на рис. 5. Ток питания телефонных аппаратов El, E2 про-

ходит через дроссели L1 и L2. Дроссели необходимы для того, чтобы не происходило замыкание разговорного (переменного) тока через источник питания постоянного тока Uпит, внутреннее сопротивление которого очень мало и составляет доли ома. Источник постоянного тока принято называть центральной батареей (ЦБ). Дроссели L1 и L2 имеют относительно небольшое сопротивление постоянному току (обычно не более 1 кОм). Индуктивность дросселей достаточно велика и в диапазоне частот разговорных токов (300...3500 Гц) создаст столь значительное сопротивление разговорному (переменному) току, что он практически не ответвляется в ЦБ и протекает в контуре между аппаратами Е1 и Е2. На АТС в качестве дросселей обычно используются обмотки двухобмоточных реле, причем эти реле одновременно служат для получения сигнала о вызове станции абонентом и сигнала окончания разговора (отбоя).

Индуктор формирует переменное вызывное напряжение частотой 16...50 Гц, которое приводит в действие вызывное устройство нужного телефонного аппарата.

Коммутация абонентов первоначально выполнялась на АТС вручную, затем стали использовать шаговые искатели, а в настоящее время коммутация осуществляется квазиэлектронным или электронным способом. Устройства коммутации АТС управляются импульса

ми постоянного тока, которые создаются номеронабирателем телефонного аппарата при наборе абонентом цифр номера вызываемого абонента.

Рисунок 6 иллюстрирует простейший принцип установления соединения на АТС. Телефонный аппарат первого абонента Е1 подключен к ЦБ (Uпит) через обмотки двухобмоточного реле К1. При снятии первым абонентом микротелефонной трубки аппарата Е1 реле К1 срабатывает и контактами К 1.2 подаст питание на обмотку реле К2. Это реле устроено таким образом, что отпускание якоря происходит не сразу после снятия напряжения с его обмотки, а с некоторой задержкой (в данном случае эта задержка составляет около 0,1 с). Контакты реле К2.2 подготавливают цепь питания шагового искателя КЗ. При наборе абонентом Е1 номера вызываемого абонента цепи питания обмоток реле К1 будут прерываться контактами номеронабирателя телефонного аппарата Е1 (это происходит при возвратном движении диска номеронабирателя). Контактами К1.1 подаются импульсы питания на обмотку шагового искателя КЗ соответственно цифре номера вызываемого абонента. По окончании вращения диска номеронабирателя телефонного аппарата Е1 контакты шагового искателя соединят линию вызывающего абонента с линией вызываемого, после чего абоненты смогут вести разговор.

Когда по окончании разговора абонент положит микротелефонную трубку на аппарат Е1, реле К1 отпустит, его контакты К 1.2 разомкнут цепь питания реле К2, которое спустя 0,1 с также отпустит. При этом через контакты К2.1, КЗ.4 и КЗ.3 будет подано питание на обмотку шагового искателя КЗ. Контакт КЗ.4 скользит по сплошной ламели шагового искателя и разомкнется только тогда, когда шаговый искатель придет в исходное состояние. Контакт КЗ.3 — это самопрерывающий контакт шагового искателя, который прерывает цепь питания обмотки шагового искателя при притяжении якоря к сердеч-

нику. Благодаря этому контакту на обмотке КЗ формируется серия импульсов, которые последовательно устанавливают контакты КЗ.1 и КЗ.2 в исходное положение.

Четкость работы абонентских реле и шагового искателя зависит от времени размыкания контактов номеронабирателя, которое не должно превышать 0,1 с. В противном случае при размыкании контактов К 1.2 реле К2 не сможет удержать якорь, и соединения не произойдет. Поэтому параметры номеронабирателей телефонных аппаратов должны соответствовать следующим требованиям:

1) частота импульсов номеронабирателя 10±1 имп/с;

2) период повторения импульсов 0,95...0,105 с;

3) пауза между сериями импульсов не менее 0,64 с;

4) отношение времени размыкания к времени замыкания импульсного контакта номеронабирателя, называемое импульсным коэффициентом, в зависимости от типа АТС 1,3...1,9.

Центральная батарея АТС осуществляет питание линий абонентов постоянным напряжением Uпит = 60 В. При снятии микротелефонной трубки телефонного аппарата линия АТС оказывается нагруженной на внутреннее сопротивление телефонного аппарата, в результате напряжение на зажимах линии падает до 10...20 В (в зависимости от удаленности абонента от АТС и типа применяемого аппарата). Внутреннее сопротивление телефонного аппарата при снятой трубке может составлять 200...800 Ом, а рабочий (разговорный) ток через аппарат — 20...40 мА. Приведенное к гнездам абонента сопротивление АТС, которое включает сопротивления линии, обмоток реле К1 (см.рис. 5) и внутреннее сопротивление центральной батареи, может составлять от 600 Ом до 2 кОм.

Для телефонного аппарата с дисковым номеронабирателем набор номера абонента осуществляется следующим образом: при вращении

диска по часовой стрелке до пальцевого упора контакты номеронабирателя замыкают линию, а при возвратном вращении линия размыкается такое число раз, которое соответствует набранной цифре. На рис. 7 показана временная диаграмма работы телефонного аппарата.

В качестве вызывного сигнала на АТС используется переменное напряжение 80...120 В частотой 16...30 Гц.

В устройствах телефонной связи, описанных в книге, применяют два способа соединения линий телефонных аппаратов: параллельное и последовательное (рис. 8).

Схема с параллельным соединением телефонных аппаратов была рассмотрена выше (рис. 5). Отличие схемы, приведенной на рис. 8,а, состоит в том, что вместо двух катушек индуктивности включен стабилизатор тока СТ, т.е. двухполюсник, ток через который сохраняется неизменным при изменении параметров внешней цепи в определенных пределах.

В любом случае справедливо соотношение L1 + L2 = L= const. поэтому изменение тока в цепи первого абонента вызывает точно такое же изменение тока в цепи второго абонента, но с противоположным знаком. При этом обеспечивается максимально возможная громкость разговора. Практически в переговорных устройствах вместо стабилизатора тока можно использовать резистор сопротивлением 1...5 кОм, однако следует учесть, что при этом громкость разговора несколько снизится.

На рис. 8,6 приведена схема последовательного соединения телефонных аппаратов. При таком соединении разговорный ток одного аппарата полностью протекает через второй аппарат, что обеспечивает максимально возможную громкость разговора (при данных условиях).

Следует заметить, что в городских АТС последовательный способ соединения линий телефонных аппаратов нс используется из-за сложности коммутации аппаратов. (В книге данный способ применяется в переговорных устройствах и коммутаторах с ручным управлением.)

Обзор