Как работает телефон дисковый
Часть текста, а также схемы и диаграмма напряжений АТС-абонент взяты из книги Евсеева А.Н. «Радиолюбительские устройства телефонной связи» (М.: Радио и связь, Малип, 1999г) Параграф «Устройство телефонного аппарата и основы телефонной связи»
Основные компоненты телефонного аппарата использующего проводную связь.
В состав телефонных аппаратов, предназначаемых для работы в телефонных сетях, входят обязательные элементы: объединенные в микротелефонную трубку микрофон и телефон, вызывное устройство, трансформатор, разделительный конденсатор, номеронабиратель, рычажный переключатель.
Телефоном называют прибор, предназначенный для преобразования электрических сигналов в звуковые и рассчитанный для работы в условиях нагрузки на ухо человека. (Более расширенное определение на странице Телефон. Понятие и история)
В зависимости от конструкции телефоны подразделяют на электромагнитные, электродинамические, с дифференциальной магнитной системой и пьезоэлектрические. В старых телефонных аппаратах использовали телефоны электромагнитного типа. В них телефонах катушки закреплены неподвижно. Под действием протекающего в катушках тока возникает переменное магнитное поле, приводящее в движение подвижную мембрану, которая и излучает звуковые колебания.
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.
В аппаратах старого типа вызывное устройство представляло собой одно- или двухкатушечный звонок. Звуковой сигнал образовывался в результате удара бойка о звонковые чашки. Протекающий в катушках ток частотой 16. 50 Гц создавал переменное магнитное поле, которое приводило в движение якорь с бойком. В телефонных звонках использовали постоянные магниты, создававшие определенную полярность магнитопровода, поэтому такие звонки называли поляризованными. Сопротивление обмоток звонка постоянному току 1,5. 3 кОм, рабочее напряжение 30. 50 В. На принципиальных схемах звонок обозначают латинскими буквами НА.
Практически во всех современных телефонных аппаратах сейчас используется электронное вызывное устройство. Оно преобразует вызывной сигнал в звуковой тональный сигнал, который может имитировать, например, пение птицы. В качестве акустического излучателя при этом используют телефон, компактный динамик или пьезоэлектрический вызывной прибор. Схемы электронных вызывных устройств выполняют на транзисторах или интегральных микросхемах.
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.
Номеронабиратель при импульсном наборе обеспечивает подачу импульсов набора номера в абонентскую линию с целью установления требуемого соединения. То есть линия номеронабирателем периодически замыкается и размыкается. В телефонных аппаратах применяют механические и электронные номеронабиратели.Причём дисковый механический номеронабиратель (имеет диск с десятью отверстиями) в современных аппаратах уже не устанавливается, Но для понимания принципа работы системы АТС-абонент именно его работа более наглядна.
В настоящее время всё большее распространение получает тональный набор номера. В этом случае в линию аппаратом абонента посылаются не пачки импульсов а кратковременные сигналы определённых частот, каждое значение которых соответствует определённой цифре. Тональный набор номера более быстрый, так как не требуется дожидаться прохождения пачек импульсов от цифр с большим значением и нуля. Но естественно для использования тонального набора должна использоваться современная АТС с поддержкой возможности такого набора.
Тональный набор, он же DTMF или тональный сигнал (англ. Dual-Tone Multi-Frequency) — двухтональный многочастотный аналоговый сигнал, используемый для набора телефонного номера. В DTMF передаваемая цифра кодируется сигналом полученным суммированием двух синусоидальных напряжений определенной частоты. Используется две группы по четыре частоты звукового диапазона в каждой.
Таблица частот тонального набора номера DTMF
| 1 | 2 | 3 | A | 697 Гц |
| 4 | 5 | 6 | B | 770 Гц |
| 7 | 8 | 9 | C | 852 Гц |
| * | 0 | # | D | 941 Гц |
| 1209 Гц | 1336 Гц | 1477 Гц | 1633 Гц |
В современных проводных телефонных аппаратах часто реализуется возможность выбора стандарта набора номера. Это либо переключатель «PULSE/TONE» либо возможность программно изменить вид набора. Кстати возможность этого переключения часто создаёт проблемы у несведущих пользователей. Случайно переключив переключатель «PULSE/TONE» в неправильное положение люди несут аппараты в ремонтные мастерские с проблемой «не набирается номер».
Рычажный переключатель обеспечивает подключение к абонентской линии вызывного устройства телефонного аппарата в дежурном состоянии (трубка лежит) и разговорных цепей или номеронабирателя в рабочем состоянии (трубка снята). Рычажный переключатель представляет собой группы из нескольких переключающих контактов в старых аппаратах, срабатывающих при снятии телефонной трубки; или одного контакта (иногда геркона) в аппаратах современных.
Местный эффект в телефонах и способ его ослабления.
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. Одно из них представлено на рис. 1.
Рис.1. Функциональная схема телефонного аппарата с противоместным эффектом
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 реальности невыполнимо, так как 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.). Практически же местный эффект полностью не пропадает, а только ослабляется подобными схемами.
Источник
Мини-лекции. Телефон. Что там внутри.
С большой уверенностью можно сказать, что Вы когда-нибудь видели телефонный аппарат. С меньшей, — пользовались им. И с ещё меньшей, что Вы его вскрывали и любовались его внутренностями. И уж совсем мало найдётся тех, кто знает, что есть, что и для чего? А действительно, что же там внутри? А для начала заглянем внутрь телефонной трубки, что же там внутри?
Во какое замысловатое название? Электроакустические преобразователи устройства (как Вы могли догадаться) предназначены для преобразования энергию звуковых волн в электрическую и обратно. Вот только не всем это дано. А посему те кому дано, называются обратимыми, а те кому нет, — необратимые. Вот на Рис1,2. и показаны эти устройства, причём на Рис1. необратимый, а на Рис2. обратимый.
В общем виде все преобразователи разделяются на типы:
1) Электромагнитный.
2) Электродинамический.
3) Пьезоэлектрический.
4) Электроконтактный.
5) Электростатический или конденсаторный.
Последний вариант мы не будем рассматривать, так как его практически невозможно использовать в телефонии и он применяется только в студийных условиях! Устройство электродинамического преобразователя Вы можете посмотреть в мини-лекции «Тайна старой грампластинки» http://www.proza.ru/2017/04/26/2038. Проще это громкоговоритель, динамик. Пьезоэлектрический преобразователь создан на основе пьезоэлектрического эффекта некоторых природных кристаллов: кварца и турмалина. Либо пьезокерамики. При механической деформации на гранях кристаллов образуется электрический заряд. Электромагнитный преобразователь Вы видите на Рис2. Его называют по разному: то капсюль, то наушник, или просто, телефон. На этом же принципе был создан громкоговоритель 20-60 годов прошлого столетия знаменитая «Чёрная шляпа»!
Устройство его простое Рис2. В пластмассовый корпус вставлен магнит с наконечниками и имеющий в общем виде перевёрнутую букву П Рис21,2. На оба полюса одеты катушки с проводом Рис2,4. Над полюсами магнита располагается плоская мембрана из ферромагнитного материала. В нейтральном положении она как бы слегка притянута к магниту. Если через катушки пропустить ток создающий магнитное поле совпадающее с полем магнита то мембрана притянется к полюсам ещё сильнее. И наоборот, при токе противоположном, мембрана будет отталкиваться как бы от полюсов магнита. И даже дальше от своего нейтрального положения. Если бы не было магнита, то мембрана притягивалась к магниту при любом направлении тока. А звук был бы неестественным!
И наконец Рис1. это микрофон (МК-10) работающий на принципе электроконтактного преобразования. Между двумя контактами: металлическим корпусом и латунным контактом 1 находится угольный порошок 2. Алюминиевая мембрана 4 жёстко связана как с корпусом, так и с другим контактом 3. Звуковое давление действующее на мембрану передаётся на контакт 3 и через него на угольный порошок 2. При сжатии порошка его сопротивление уменьшается. И наоборот при обратном давлении (разрежении) сопротивление увеличивается. Естественно и ток через микрофон меняется в соответствием с звуковым давлением.
Так почему именно угольный микрофон так широко был использован в телефонии? Вот данные чувствительности различных микрофонов:
1) Электродинамический — 0,004 В/Па.
2) Пьезоэлектрический — 0,025 В/Па.
3) Электромагнитный — 0,16 В/Па.
4) Электроконтактный (угольный) — 0,7 В/Па.
Получается, что при одном и том же давлении угольный выигрывает! Если электромагнитный с трудом можно использовать непосредственно (правда надо будет громко кричать?!), то для остальных необходим усилитель. Сравните цифры!
Наконец последний преобразователь, — поляризованный звонок Рис3. И хотя он только немного напоминает микрофон-телефон, но всё же. Звонок состоит из катушки (электромагнита) 1. Постоянного магнита 2. Надставками 3. Якоря 4 к которому прикреплен боёк 5. При прохождение переменного тока через катушку электромагнита, магнитное поле меняет своё направление. Стараясь угодить такому явлению якорь с бойком совершает колебания, ударяя по чашечкам звонка. И хотя в современных аппаратах нет никакого звонка и они в основном: хрюкаёт, квакают и даже что-то музыкальное в этом прослушивается, но мы всё равно «звоним»!
И если все эти друзья, преобразователи, нам постольку-поскольку, то так называемый номеронабиратель Рис4. очень даже нужен и требования к нему более жёсткие чем к остальным составляющим. Но прежде чем разбираться с номеронабирателем по понятиям, посмотрите на Рис9. Это схема простого, классического телефонного аппарата. На схеме группы контактов обозначенных как Н1,2; Н3,4,5; Н6,7 являются группами контактов нашего номеронабирателя! Немного короче всё это показано на Рис5. Где штриховыми линиями ограничены те самые контакты номеронабирателя.
Принцип работы номеронабирателя простой. На Рис4. номеронабиратель находится в исходном положение. На Рис5. тоже всё находится в исходном положении. На Рис6. Временная диаграмма состояния линии Л1, Л2. Мы сейчас находимся на участке А (напряжение на линии постоянное, 60В). И тут нам стукнуло. Мы снимаем трубку (участок В), к линии подключается вся схема телефона и напряжение на линии падает до примерно 15 В. Мы на диске номеронабирателя вставляем палец в отверстие с цифрой семь и поворачиваем диск до упора. Мгновенно контакты 1,2 замыкаются, хотя они практически роли в процессе не играют. Они лишь замыкают телефон (чтобы Вы не слышали тарахтенье при наборе номера, только и всего!). Контакты 4,5 размыкаются, а 3,4 замыкаются. В некоторых номеронабирателях (телефон Спектр3.) контакты 1,2 и 5 вообще отсутствуют! Особенно 5! На линии создаётся короткое замыкание, участок С.
Пружина 1 закручивается и готова возвратиться в первоначальное положение. Вы отпускаете диск и он под действием пружины 1 начинает возвращаться в первоначальное положение. Если собачка 4 до этого момента просто скользила по храповому колесу и ось с прерывателем 3 находилась в неподвижном состоянии, то теперь храповое колесо пришло в движение. Прерыватель 3 своими лепестками вошёл в замкнутые контакты 6,7 и начал их размыкать. На линии появились вот такие импульса, участки 1-7. Их ещё называют кодовые посылки. Вы же набирали цифру 7? Вот, и получите семь импульсов. И те кому это надо, уже увидели их и запустили систему! Но об этом в следующей лекции.
Так сколько же раз прерыватель прервал контакты 6,7? Вот и не угадали! Не семь, а 9! Но последние два импульса мы не получили и стало быть не увидели, потому как контакты 3,4 к тому времени разомкнулись и фокус не удался. А для чего это так задумано? В кругах людей занимающихся ремонтом, обслуживанием либо проектирующих какие-нибудь приборы, аппараты и прочее существует такое понятие, — рассчитано на ДУРАКА! Будь-то работающий компьютер и выдернутый из розетки, на ходу ДУРАКОМ. Или в нашем случае ДУРАК мгновенно переводивший диск обратно, чтобы набрать ещё одну семёрку. И если не сделать двухтактную паузу может произойти ложное срабатывание и он, ДУРАК попадёт совсем не туда, куда хотел (если вообще попадёт?). После окончания последнего импульса 7 мы окажемся в первоначальном положение (снятая трубка, участок D).
В современных аппаратах с кнопочным набором и прочими удобствами, делается имитация работы дискового номеронабирателя, со всеми прелестями НА ДУРАКА! Так, что как Вы не старайтесь ускорить процесс, Вам это не позволят сделать и всё та же система, — НА ДУРАКА! И ещё один момент! Это длительность импульса и пауза между импульсами! Если мне память не изменяет, то длительность где-то примерно 60 мс., а пауза 40 мс. Одним словом скорость выдачи импульсов должно строго соблюдаться! Но как? Посмотрите на Рис4. там Вы увидите маленькую штучку 2. Это регулятор скорости, заставляющий прерыватель 3, прерывать так как надо! Устройство регулятора простое. Если Вы в школе знакомились с принципом работы паровой машины, то наверняка слышали о регуляторе Уатта. Применил ли он его сам или просто изобрёл. Вот примерно так и наш регулятор устроен!
Что же ещё интересного прячется в этом самом телефоне? Схема всего телефона! На Рис9. Вы видите схему «классического» телефона. Вы уже немного видели какую-то часть её. Это цепь звонка, контакты номеронабирателя. Л1,Л2, естественно линия соединяющая Вас со станцией (АТС), о которой речь пойдёт в следующей лекции. В исходном состоянии в линию включена только цепь звонка Зв и конденсатор С1. Рычажный переключатель (тот кто работает при опускании и подъёме трубки) представлен здесь как SA с группами контактов 1,2,3 и 4,5,6. При поднятии трубки SA контактами 1,2 подключает разговорную часть схемы к линии, а 5,6 отключив звонок подключает С1 к схеме. Более от SA ничего и не требуется!
Не считая цепи контактов номеронабирателя здесь участвуют ещё и С1, С2 и R1. Они, после поднятия трубки образуют искрогасительный контур, блокирующий (с точки зрения гашения образующихся искр между контактами) контакты Н 6,7. А остальное? Остальное это головная боль как Ваша, так и конструкторов. Это так называемая противоместная схема. Собственно и все эти хитросплетения аппарата опираются на эту, — противоместную! О чём это я? В телефонной трубке запрятаны телефонный капсюль (чтобы Вы слышали) и микрофон (чтобы могли, что-то сказать, кому-то). Традиционно они соединены последовательно. Но в принципе можно их и разъединить, но всё равно они находятся в общей линии и? И если ничего не предпринять, то Вы будете слышать сами себя. При плохой связи Вы только будете сами себе мешать и? И вот для этого и придумали противоместную схему (схемы).
Источник
В сериале про 90-е “Мир.Дружба.Жвачка” есть отдельная серия про съемки, фильм о фильме. И там в один из моментом подростки признаются, что для них стало испытанием использование обычного городского телефона с диском. Очень яркий сериал и его можно назвать честным по отношению к тому времени, пользуясь случаем хочу его порекомендовать. Но вернемся к подросткам, они пытались крутить диск не отрывая палец! Не получалось! Люди, что умели пользоваться телефонами, выросли с ними, смотрели недоуменно на это, для них набор номера не представлял никаких трудностей.
Между нами нет пропасти в сотни лет, более того, наш жизненный опыт более-менее схож, но посмотрите как изменились технологии, они стали головоломкой. Хотите задам вам еще задачку? Посмотрите на момент из сериала “Обратная сторона Луны” (еще один отличный сериал про 70-е и перемещение во времени, первый сезон был интересен).
Другой момент из фильма, двушка на нитке. Стоимость разговора в автомате составляла 2 копейки, причем можно было заплатить как одной монеткой, так и двумя копейками. На улице постоянно находились те, кто просил разменять две копейки, чтобы позвонить. Советские люди откладывали такие монетки, чтобы была возможность позвонить на домашний номер из города.
В американских фильмах, что мы смотрели на видеокассетах было одно важное отличие телефонных автоматов, от тех что стояли в нашей стране, на них можно было позвонить. Идет какой-то человек, а тут рядом звонит телефон стоящий на улице, нам это казалось верхом развития технологий. У нас связь всегда была односторонней, да и автоматы часто заглатывали деньги, не соединяя с абонентом. Да и позвонить можно было только в пределах вашего населенного пункта, для связи с другим городом приходилось отправляться на телефонный узел, он часто был совмещен с большими отделениями почты.
Двушка на нитке это изобретение тех, кто не любил платить за связь, да и за другие мелочи. Когда происходило соединение с абонентом, а автомат заглатывал монетку, то с помощью нитки можно было вытащить ее. Бережливость проявлялась не только в этом, часто такие люди очень аккуратно использовали компостер в транспорте, билеты продавали на остановках и их нужно было самостоятельно прокомпостировать. После компостера появлялись дырочки, билет приходил в негодность. Контролеры заходя в автобус или другой транспорт, вначале компостировали лист бумаги, чтобы увидеть рисунок, в каждом компостере он был уникален. И дальше проверяли билеты тех, кто ехал.
Так вот некоторые люди делали минимальное усилие, чтобы зубчики компостера билет не порвали, его можно было отгладить утюгом и использовать повторно. Ходила легенда про бережливого человека, который с помощью утюга умел разглаживать билеты до двадцати раз.
Нигде кроме Ленинграда распространения эфир не получил, это был феномен, который в конце 80-х даже поддержал комсомол. Но история сама собой сошла на нет, появились компьютеры, социальные сети и про ленинградский эфир забыли. Также как двушка на нитке перестала значить хоть что-то для сегодняшних подростков.
Объясняешь детям про проводные телефоны, что дома были только такие и то не у всех. Что ценились аппараты в которых был длинный шнур, чтобы с ним можно было уйти куда-то далеко, например, забраться на кровать в другой комнате.
Что такое спаренный телефон объяснить и того сложнее. Это когда вы и ваши соседи получали разные номера, но линия до АТС шла одна. Поэтому позвонить когда соседи разговаривают было невозможно, впрочем как и дозвониться до вас. Хитрость заключалась в том, что можно было сломать женскую заколку-невидимку и приложить к микрофону через отверстия. А затем аккуратно вставить в розетку на 220 Вольт, после чего разговор соседей прерывался. Негласное правило было в том, что когда так прервали разговор, ты примерно час не занимаешь телефон. Для подростков это было мучительное испытание временем и болтали мы не меньше, чем наши дети сегодня. Но возможностей болтать где-то на улице или природе, у нас просто не было. Связь была ограничена домом, иногда институтом, куда могли позвонит на вахту, а дежурный разыскивал вас по всему зданию. Но это не поощрялось.
С другой стороны отматывая историю назад можно сказать, что и мы не знали многих приспособлений, что были распространены на Западе. В отличном сериале “Удивительная миссис Мейзел” можно встретить сценки, в которых показывают какие устройства расширяли возможности домашних телефонов.
В этой сценке используется дополнительный динамик, а также слуховая трубка, чтобы второй человек мог участвовать в разговоре, до изобретения громкой связи оставались десятилетия. Пролистывая прошлое повседневной жизни нас, наших родителей, можно найти множество интересных артефактов. Но то, что удивило меня, хотя это абсолютно нормально, что наши дети не могут зачастую догадаться, что за технологии мы использовали, как и для чего. Возможно, что их дети не смогут понять как можно было печатать на физической клавиатуре, а не вводить всю информацию усилием мысли.
Что из технологий прошлого вы помните и что как вам кажется озадачит современных детей и подростков? Расскажите в комментариях.
Источник
Сотовый телефон с дисковым номеронабирателем
Перевод статьи с сайта самодельщицы Джастин Хопт
Поскольку я получила неимоверное количество запросов от людей, желающих купить дисковый сотовый телефон, у себя на сайте я выложила набор для его сборки, где есть только всё самое «сложное» (напечатанный корпус с кнопками и плата); номеронабиратель и другие детали вам нужно будет искать самостоятельно.
Почему я решила сделать сотовый телефон с дисковым номеронабирателем? В капризном и раздражающем сенсорном мире чрезмерно связанных друг с другом людей, использующих телефоны, которые они не могут ни понять, ни контролировать, мне захотелось сделать что-то полностью моё, личное и очень тактильное, при этом дающее мне повод не отправлять текстовые сообщения.
Поэтому это не просто проект для демонстрации. Я намереваюсь использовать его в качестве основного телефона. В карман он влезает, получился достаточно компактным, позвонить людям, с которыми я чаще всего говорю, получается быстрее, чем со старого телефона, а аккумулятора хватает почти на 24 часа.
История проекта
Изначально я планировала сделать всё на скорую руку. Я разложила всё на столе, чтобы доказать работоспособность проекта, и использовала в качестве контроллера Arduino Micro:
Затем я подумала, что просто засуну всё в корпус, распечатанный на 3D-принтере. Назовём это вер. 1:
Однако результат оказался слишком хрупким. Нельзя было открыть его для починки чего-либо, не сломав чего-то другого. Хорошо, решила я – значит, придётся делать всё на печатной плате. Появилась вер. 2:
Всё работало, однако со всяческими проблемами. Аккумулятора хватало на 2 часа. Большой ошибкой было использовать Adafruit FONA 2G – я не знала, что 2G-сети закрываются. Однако соблазнительно близко к тому телефону, который я реально хотела получить.
Снова переделала дизайн. Получилась текущая, и пока финальная версия. 2-я версия использовала микроконтроллер ATmega2560, а 3-я использует ATmega2560V – вариант с низким энергопотреблением. Программируется в Arduino IDE так, будто это Arduino Mega2560.
Это не работает. Виновник:
Схема выглядит так. Все реальные файлы для KiCad можно скачать по ссылке выше:
Отладка последовательного подключения к FONA:
На фоне, кстати, стоит Rigol MSO1104Z – чудесный подарок от мужа на годовщину:
Законченный проект, вид сверху:
Изогнутый дисплей ePaper был добавлен в последнюю минуту творческого процесса, однако теперь это моя любимая часть. Я представляю себе, что у экрана есть две части – одна смотрит на верхнюю часть телефона, а вторая находится сзади. Таким образом можно выводить нужные сообщения на верхнюю часть дисплея в стиле пейджера – к примеру, последний пропущенный звонок:
При этом задняя часть дисплея доступна для других сообщений, списка контактов, и т.п.:
Источник
