Телефоны с дифференциальной электромагнитной системой

В таком телефоне сила, действующая на мембрану, является разностью сил, каждая из которых создается постоянным магнитом и электромагнитом. В результате взаимодействия сил мембрана колеблется только с частотой тока, протекающего в обмотках электромагнита. При этом практически отсутствуют нелинейные искажения, чувствительность телефонов значительно выше. Применяются такие телефоны в спецсвязи, так как конструктивно они сложнее.

Пьезоэлектрические телефоны

Принцип действия этих телефонов основан на обратном пьезоэлектрическом эффекте. Деформирующийся под действием приложенного напряжения пьезоэлемент, приводит в движение мембрану телефона, которая вызывает звуковые колебания.

 

Параметры телефонов

Качество телефона как преобразователя электрической энергии в звуковую характеризуется следующими параметрами:

1. чувствительность – отношение звукового давления Р (Па), развиваемого телефоном к переменному напряжению, приложенному к его зажимам S_т= P/ U (Па/В)

2. частотная характеристика чувствительности телефона – зависимость чувствительности от частоты при постоянной величине действующего напряжения на зажимах телефона.

Для сравнения различных телефонов пользуются следующими параметрами: средней чувствительностью и коэффициентом неравномерности частотной характеристики.

Средняя чувствительность в заданном диапазоне определяется как среднее арифметическое значение чувствительности на различных частотах этого диапазона.

S_{т ср}= (S_т1 + S_т2 + … + S_{т n} )/ n,

где n – число частот, на которых определяется чувствительность.

Коэффициент неравномерности частотной характеристики телефона определяется как

∆ S_т= 20 lg S_{т max}/ S_{т min} (дБ)

Выполнение телефона в виде капсюля приводит к неравномерности частотной характеристики чувствительности из-за конечных размеров мембраны и наличия акустических объемов – резонаторов. Для уменьшения неравномерности характеристики производят снижение добротности резонаторов за счет введения акустического трения в области резонансных частот мембраны с помощью акустических перегородок. Это приводит к тому, что объем воздуха между мембраной и акустической перегородкой вместе с воздухом, колеблющимся в отверстиях перегородки, уменьшают колебания мембраны на резонансной частоте.

                                         ЗВОНОК

Звонок служит для приема сигнала вызова с АТС и представляет собой электромагнитное устройство, преобразующее вызывной электрический сигнал переменного тока в звуковой. Звуковой сигнал создается ударами бойка о металлические звонковые чашки. В ТА используются поляризованные звонки различных типов, которые размещены внутри корпуса телефона.

Постоянный магнит создает постоянную полярность сердечника, поэтому звонок называют поляризованным.

Работа: При вызове незанятого телефона оборудование телефонной станции посылает в линию короткие импульсы переменного сигнала с напряжением 16-110 В и частотой 16-50 Гц. Этот сигнал возбуждает в обмотках звонка переменное магнитное поле. Создаваемый этим полем переменный магнитный поток взаимодействует с магнитным потоком постоянного магнита и попеременно ослабляет силу притяжения одного и увеличивает силу притяжения другого электромагнита. Электромагнит попеременно притягивает или отталкивает якорь. Якорь перемещается на своей оси, а скрепленный с ним боек, ударяет по двум металлическим чашкам эвонка. За один период переменного тока боек ударяет по каждой чашке один раз. При частоте тока 25 Гц боек ударяет по чашкам 50 раз.

Сигналы вызова воспринимаются как короткие звонки, характер звучания которых называется звонковой каденцией. В нашей стране звонковая каденция

Состоит из 1 секунды звучания и 4 секунд тишины (США – 2 секунды звучания и секунды тишины).

Отрегулированный звонок должен обеспечивать уровень громкости звука на расстоянии 0,5 м от ТА не менее 70-75 Дб при вызывном напряжении 50 В и частоте 25 Гц. Чашки звонка несколько смещены относительно центра. Это позволяет их поворотом регулировать громкость и мелодичность звучания звонка.

В настоящее время на смену электромеханическим звонкам приходят электронные. Они построены на базе специализированных ИС и используют пьезоэлектрические преобразователи в качестве звукоизлучателей. Такие звонки меньше, легче, дешевле в производстве и издают мелодичный звук.

 

                                                                                                   

Рис. 9. Звонок поляризованного типа

1 – якорь

2 – постоянный магнит

3 – две электрические обмотки, соединенные между собой последовательно

4 – металлическая чашка

5 – боек

6 – винт

7 – ось якоря

Номеронабиратели

Номеронабиратель (НН) обеспечивает передачу адресной информации на АТС для установления требуемого вызывающим абонентом соединения. Номер передается путем прерывания цепи постоянного тока, проходящего через ТА, а значит и через приборы АТС. Для набора номера используются импульсные (Н₁) и шунтирующие (Н₂) контакты НН. По конструкции номеронабиратели бывают: дисковые с импульсным набором номера, кнопочные с импульсным набором номера и кнопочные с тональным набором номера.

НН телефонного аппарата, с помощью которого передача адресной информации осуществляется при возвращении заводного диска в исходное состояние, называется дисковым номеронабирателем (ННД).

При заводе диска номеронабирателя замыкаются шунтирующиеся контакты, выключающие разговорные приборы. Это делается для уменьшения влияния реактивных элементов (L, C) схемы на передачу номерной информации (может изменяться форма импульсов). Сопротивление аппарата тогда приближается к нулю. При возвращении диска в исходное состояние импульсные контакты размыкают цепь тока, что воспринимается прибором станции. ННД имеет следующие основные части:

1. заводной пальцевый диск;

2. пальцевый упор;

3. заводную пружину;

4. импульсную звездочку (размыкает и замыкает импульсные пружины, посылая тем самым импульсы на станцию в соответствии с набранной цифрой);

5. импульсные и шунтирующие контакты.

Для надежной работы приборов АТС НН должен обеспечивать стабильность частоты посылки импульсов и постоянное соотношение между временем размыкания и временем замыкания импульсных контактов. Во всех типах номеронабирателей частота посылки импульсов равна 10 имп./с. Отношение времени размыкания ко времени замыкания импульсных контактов называется импульсным коэффициентом. К= t_р / t_з

 

                 

 

 

Рис.10. Изменение тока в цепи при наборе номера

На рисунке представлено изменение тока в цепи при наборе номера 41 (здесь t_р – время размыкания – 61,5 мкс, а t_з – время замыкания контактов – 38,5 мкс). В отечественных НН он принимается равным 1,6 с допустимыми отклонениями от 1,4 до 1,8. При наборе номера НН должен обеспечивать минимальное межсерийное время 500 мс. Межсерийное время – время между набором двух цифр номера. Время набора одной цифры в ННД равно 1,5 сек.

На временной диаграмме работы дискового НН показан принцип формирования импульсной последовательности, управляющей работой АТС при наборе номера 31. Значение цифровой паузы не нормируется и меняется в зависимости от скорости вращения диска и значения цифры номера.

Кнопочные номеронабиратели (ННК) обеспечивают передачу адресной информации при нажатии кнопок. Они делятся на ННК с многочастотным способом передачи адресной информации и ННК с импульсным способом передачи адресной информации.

В ННК с импульсным способом передачи информации на передачу одной цифры затрачивается примерно 0,75с. В современных конструкциях кнопочных номеронабирателей нажатие кнопок можно производить, не дожидаясь передачи предыдущей серии импульсов. Это удобно при использовании и ускоряет набор номера. Время передачи каждой цифры номера в ТА с ННК такое же, что и в случае с дисковым НН, но общее время набора за счет уменьшения межцифровой паузы заметно сокращается. Это сокращает занятость оборудования АТС примерно на 20%. На рис. показана временная диаграмма работы ННК. «Дребезг» - переходный процесс, который возникает при нажатии клавиши в связи с коммутационными эффектами. Межцифровая пауза может программироваться.

ННК с многочастотным способом передачи передают на станцию информацию о каждой цифре номера уникальной комбинацией двух звуковых частот. Причем используются две группы звуковых частот, одна – в нижней части речевого диапазона, вторая – в верхней ее части. Все частоты подобраны так, чтобы ни одна из них не была гармоничной с другой. Это уменьшает вероятность ложного срабатывания вследствие случайных шумов и увеличивает эффективность системы. Этот способ получил название двухтонального многочастотного набора (DTMF) или просто частотного набора. Телефон оборудованный DTMF-набором вместо диска имеет многочастотную тастатуру.

DTMF-сигналы вырабатываются звуковым генератором, выполненным на дискретных компонентах с использованием индуктивно-емкостных контуров. Если никакая клавиша не нажата, все контакты клавиатуры разомкнуты, конденсаторы отключены от отводов катушек индуктивности и резонансные контуры отсутствуют. При нажатии клавиши замыкаются два контакта – строковый и столбцовый и образуются два резонансных контура. Дополнительным переключателем, связанным одновременно со всеми клавишами, к схеме подключаются активные элементы – транзисторы. В схеме начинают генерироваться звуковые колебания с соответствующими частотами. После их объединения полученный DTMF-сигнал поступает в телефонную линию. При отпускании клавиши генераторы отключаются.

                   

 

 

Рис. 13. DTMF-кнопочная клавиатура (тастатура)

 

Основные требования к DTMF-генераторам: стабильность в широком диапазоне питающих напряжений, отклонение каждой частоты не более 15%, длительность двухчастотной посылки не менее 40 мкс, паузы – не менее 25 мкс.

Использование DTMF-сигналов обеспечивает намного более быстрый набор, чем с помощью дискового номеронабирателя. DTMF-цифра может быть послана и интерпретирована телефонной станцией за 100 мкс. Сюда входит время передачи, декодирования цифры и межцифровая пауза. Дисковый НН только на один импульс затрачивает 100 мкс. Поэтому для набора цифры "9" ему потребуется 900 мкс.

Такие номеронабиратели используются при работе с электронными и квазиэлектронными АТС.

 

 

Л2. ДИСКОВЫЕ И КНОПОЧНЫЕ ТЕЛЕФОННЫЕ АППАРАТЫ (ТА)