Оконечные устройства телефонного тракта

Элементная база систем коммутации

В координатных АТС применяют различные по своей конструкции и коммутационным возможностям МКС. Основными конструктивными элементами МКС являются вертикальные блоки (вертикали) и выбирающие планки с выбирающими электромагнитами.

Число вертикальных блоков и выбирающих планок зависит от типа МКС. В настоящее время отечественная промышленность выпускает МКС различных типов-20Х10Х6; 10Х20Х6; 10Х10Х12; 10Х12Х12 и 20Х20ХЗ. Первая цифра обозначает число вертикальных блоков МКС, вторая цифра - емкость контактного поля одного блока и третья - проводность МКС.

Вертикальный блок состоит из групп контактных пружин релейного типа, число которых равно числу неподвижных контактных струн, удерживающего электромагнита и вертикальной (удерживающей) планки, служащей продолжением его якоря.

Совокупность контактных пружин и струн вертикальных блоков образует контактное поле МКС, емкость которого может быть 100, 120 или 200. Устойчивость работы контактов поля достигается установлением на одной пружине двух контактов рядом. Каждая горизонтальная группа контактных пружин имеет свою подвижную гребенку - толкатель.

Число выбирающих пальцев на каждой выбирающей планке (основание) соответствует числу вертикалей МКС. Выбирающие пальцы изготовлены из гибкой стальной проволоки, один конец которой свернут в спираль для придания пальцу необходимой гибкости и крепления его к язычкам выбирающей планки. На выбирающие пальцы обычно надевают специальные кольца для уменьшения их вибрации при повороте выбирающей планки. Двусторонний якорь планки связан со штифтом.

Принцип действия МКС. При рассмотрении принципа действия МКС можно воспользоваться рис. ниже. Замыкание подвижных контактных пружин с неподвижными вертикальными струнами осуществляется при срабатывании одного из выбирающих и одного из удерживающих электромагнитов. Первоначально срабатывает один из выбирающих электромагнитов, и выбирающая планка вместе со всеми выбирающими пальцами поворачивается на определенный угол (поворот планки ограничен ходом якоря выбирающего электромагнита). Свободный конец выбирающего пальца попадает в углубление подвижной гребенки (толкатель). Вслед за выбирающим электромагнитом срабатывает удерживающий электромагнит и поворачивает удерживающую планку. Время коммутации (образования одного контакта) в пределах одного МКС - 50 мс.

В каждой удерживающей планке против подвижных гребенок имеются отверстия, в которые попадают левые концы тех гребенок, углубления которых не перекрыты выбирающими пальцами. Удерживающая планка при повороте давит на палец, который в свою очередь давит на подвижную гребенку, имеющую углубление, перекрытое выбирающим пальцем. Следовательно, подвижная гребенка при движении вправо будет перемещать подвижные контактные пружины до замыкания их с неподвижными вертикальными струнами. После этого выбирающий электромагнит выключается и выбирающая планка под действием возвратной пружины на штифт возвращается в исходное положение, а удерживающий электромагнит остается в работе на все время соединения. Палец выбирающей планки остается зажатым между удерживающей планкой и подвижной гребенкой. Причем этот же выбирающий электромагнит с выбирающей планкой может осуществить соединения в пределах других вертикальных блоков.

Таким образом, горизонтальная группа контактных пружин замыкается с вертикальными струнами в результате взаимодействия двух планок - выбирающей и удерживающей.

По окончании соединения удерживающий электромагнит отпускает свой якорь и удерживающая планка под действием возвратной пружины приходит в исходное положение, освободив при этом зажатый выбирающий палец. В результате этого подвижная гребенка с подвижными контактными пружинами возвращается в исходное положение.

Многократные координатные соединители делятся на двух- и трехпозиционные. Двухпозиционными называют такие МКС, в которых подключение любого входа к выходу осуществляется срабатыванием выбирающего и удерживающего электромагнитов. В трехпозиционных МКС любой вход к выходу подключается в результате срабатывания трех электромагнитов.

Удерживающие электромагниты МКС, так же как и выбирающие, снабжены контактными группами, которые замыкаются, размыкаются или переключаются при срабатывании соответствующего удерживающего и выбирающего электромагнитов. Контакты выбирающих ВМ и удерживающих УМ электромагнитов получили название головных.

Наличие головных контактов, используемых в различных управляющих цепях, повышает коммутационные возможности МКС. Головные контакты УМ обычно расположены над контактным полем вертикального блока, а контакты ВМ - с левой или правой стороны от соответствующего электромагнита. Между двумя группами головных контактов ВМ одной выбирающей планки расположен штифт.

 

Герметизированные магнитоуправляемые контакты (герконы) в настоящее время остаются одним из основных элементов коммутационной техники.

То, что объемы производства герконов в мире не снижаются, связано с рядом их неоспоримых качеств:

· полностью герметизированный металлический контакт, в связи с чем герконы могут работать в условиях повышенной влажности и запыленности, в агрессивных средах, при температурах от - 60°С до +150°С;

· малая мощность управления (50 - 200 мВт);

· низкое электрическое сопротивление (0,05 - 0,2 Ом);

· высокое сопротивление изоляции (10¹⁰ - 10¹² Ом);

· быстродействие (0,5 - 1,5 мс);

· полная гальваническая развязка цепей управления и нагрузок;

· большой срок службы (10⁶ - 10⁸ переключений);

· высокая механическая устойчивость (ударные нагрузки до 500 g, вибрация в диапазоне частот до 3000 Гц при 15 - 20 g).

В зависимости от принципа действия герконы подразделяются на замыкающие и переключающие, в зависимости от коммутируемого напряжения - на низковольтные и высоковольтные (более 1 кВ), в зависимости от размера стеклобаллона - на стандартные и миниатюрные (менее 10 мм).

 

Оконечные устройства телефонного тракта

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. 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 не только в абонентскую линию, но и в собственный телефон. Для устранения этого нежелательного явления в современных телефонных аппаратах используют противоместные устройства.

Существуют различные типы подобных устройств. Рассмотрим одно из них — противоместное устройство мостового типа.

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.

 

Структурные схемы кнопочных телефонных аппаратов приведены на рис. 1.14 - 1.16. Всем им присущи следующие основные узлы:

- вызывное устройство (ВУ) • предназначено для приема сигнала индуктора (вызова абонента АТС) и преобразования его в звуковые колебания;

- диодный мост - исключает влияние полярности напряжения линии на полярность включения ТА;

- схема "отбой" - осуществляет начальную установку ИС ЭНН;

- микропереключатель - отключает питание схемы ТА при уложенной на рычаг трубке;

- времязадающие элементы генератора определяют частоту внутреннего тактового генератора, от которой зависят все временные параметры сигналов вырабатываемых ИС ЭНН (частота набора, длительность импульсов и межсерийной паузы и т.п.);

- схема питания микросхемы НН - обеспечивает питание микросхемы во время набора номера и поддержку питания ОЗУ при уложенной на рычаг трубки;

- микросхема номеронабирателя (ИС НН) - изготавливается по КМОП -технологии и выполняет следующие функции:

- опроса клавиатуры;

- формирования сигналов набора номера, управляющих работой импульсного ключа;

- формирования сигнала отключения разговорной части во время набора номера, управляющего работой разговорного ключа;

- запоминания последнего или нескольких набираемых номеров;

- импульсный ключ - формирует импульсы набора в линию;

- RH - резистор нагрузки линии, исключающий ее замыкание накоротко во время формирования импульсов набора;

- телефонный усилитель - усиливает речевой сигнал до уровня нормальной слышимости и согласует сопротивление линии с сопротивлением звукоизлучающего элемента;

- микрофонный усилитель - усиливает сигнал микрофона. В схеме рис. 1.15 сигнал микрофона, через разделительный конденсатор С, подается на вход ИК, работающего во время разговора в режиме усилителя тока;

- противоместная схема - устраняет местный эффект, т.е. возможность прослушивания в телефоне трубки собственного голоса;

- разговорный ключ - отключает разговорную часть на время прохождения импульсов набора, что устраняет неприятные щелчки в телефоне трубки;

- клавиатура - выполняет функцию датчика ИС НН. Она построена по координатной схеме (рис. 1.13), где:

- Х - координата входа;

- Y - координата выхода или входа в зависимости от типа ИС.

Рассмотрим принцип работы ТА по структурным схемам. Структурная схема, по которой строятся ТА отечественного производства приведена на рис. 1.14.

При снятии трубки, рычажный переключатель SB подключает ТА к линии АТС. В результате образования делителя (см. рис. 1.3), напряжение на линейных зажимах снижается до величины 5 + 15 В. При этом схема "отбой", вследствие подачи напряжения в

схему, осуществляет начальную установку ИС НН (режим готовности к набору номера).

В режиме готовности к набору номера ИС НН вырабатывает сигналы управления ИК и РК, вследствие которых разговорный узел, состоящий из микрофонного и телефонного усилителей и противоместной схемы, посредством разговорного ключа подключается к линии и в трубке прослушивается ответ станции (гудок). ИК - находится в разомкнутом (закрытом) состоянии.

При нажатии кнопок клавиатуры, ИС НН формирует последовательности импульсов, управляющих работой ИК и РК. ИК замыкает линию накоротко и размыкает ее, формируя посылки постоянного тока управляющие работой АТС. РК отключает разговорный узел от общего провода на время следования посылок набора номера, что устраняет неприятные щелчки в телефоне трубки при наборе номера.

По окончании набора РК вновь подключает разговорный узел и в трубке слышны тональные посылки АТС, свидетельствующие об окончании процесса соединения и поступлении на линию вызываемого абонента посылок вызывного сигнала. При снятии абонентом трубки. Вы слышите его голос.

По окончании разговора трубка укладывается на рычаг. Рычажный переключатель SB размыкает цепь и схема ТА переходит в дежурный режим. В дежурном режиме схема питания микросхемы обеспечивает подпитку ОЗУ ИС НН, в котором хранится последний набранный номер, схема "отбой" запрещает набор номера с клавиатуры с целью сохранения последнего набранного номера, а вызывное устройство готово к приему сигналов вызова АТС.

При поступлении сигнала вызова от АТС, вызывное устройство вырабатывает звуковые сигналы информирующие о вызове другим абонентом. До снятия трубки схема ТА находится в дежурном режиме. При снятии трубки ИС устанавливается в исходное состояние с той лишь разницей, что вместо ответа станции (гудка). Вы слышите голос вызывающего вас абонента.

При кратковременном нажатии на рычажный переключатель, или нажатии кнопки "отбой" на наборном поле клавиатуры, посредством схемы "отбой" ТА переводится в исходное состояние.

Структурная схема ТА зарубежного производства, использующего в качестве нагрузки разговорный узел, приведена на рис. 1.15.

Работа этой схемы несколько отличается от предыдущей. При снятии трубки переключатель SB переходит в верхнее по схеме положение. В результате этого схема "отбой" подключает к общему проводу соответствующий вход ИС НН, осуществляя установку последней в исходное состояние при подаче напряжения на схему питания ИС. В исходном состоянии, через замкнутый (открытый) ИК, к линии АТС подключается разговорный узел и в трубке слышен ответ станции.

При наборе номера ИК отключает от линии разговорный узел и подключает его вновь, формируя тем самым импульсы набора управляющие работой АТС.

По окончании набора номера ИК остается в замкнутом состоянии. Разговорный узел подключен к линии и в трубке тональные посылки АТС, свидетельствующие об окончании процесса соединения.

Во время разговора ИК выполняет функцию усилителя тока сигнала микрофона.

По окончании разговора, уложенная на рычаг трубка переводит переключатель SB в нижнее по схеме положение, снимая напряжение питания с ИС ЭНН и подключая схему "отбой", которая в этом режиме запрещает набор номера и

обеспечивает подпитку ОЗУ ИС.

При поступлении сигнала вызова ВУ работает так же, как и в предыдущей схеме. При снятии трубки осуществляется начальная установка ИС, в результате чего через открытый ИК разговорный узел подключается к линии и Вы слышите голос вызывающего Вас абонента.

Структурная схема зарубежных ТА. использующих в качестве нагрузки АТС, при наборе номера, резистор R (рис. 1.16), работает аналогично схеме приведенной на рис. 1.14. Отличие состоит в том, что ИК, при наборе номера, не закорачивает линию, а замыкает ее на резистор. Разговорный ключ, в этой схеме, отключает разговорный узел от линии, а не от корпусной шины.

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 536; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!