ВЫЗЫВНОЕ УСТРОЙСТВО (ВУ)
Схема ВУ, применяемая в большинстве недорогих импортных ТА, приведена на рис. 3.1. Выключатель SA1 предназначен для отключения звонка. Конденсатор С1 является разделительным для постоянного тока линии. Его сопротивление переменному сигналу индукторного вызова составляет 12 кОм.
Схема представляет собой мультивибратор, который работает на частоте резонанса пьезоэлектрического излучателя порядка 3,5 кГц.
Пьезоэлектрический излучатель представляет собой металлическую пластину "В", на которой размещен кристалл искусственного пьезоэлектрика (двуокись кремния). Внешняя поверхность кристалла металлизирована двумя контактными плоскостями "R" и "G" . Если приложить напряжение между пластиной - В и одной из плоскостей металлизации - "R", то кристалл будет деформироваться и, тем самым, создавать звуковые колебания. Упругие колебания кристалла в свою очередь генерируют напряжение на гранях кристалла (на плоскости металлизации - "G").
ВУ работает следующим образом.
Напряжение положительного полупериода вызывного сигнала через конденсатор С1 и резистор R1, являющийся коллекторной нагрузкой транзистора VT1, прикладывается к обкладкам "В" - "R" пьезоэлектрика, что приводит к деформации последнего и излучению
звукового сигнала, усиливаемого металлической мембраной (обкладкой) - "В".
Деформация пьезоэлектрика, вызванная приложенным к обкладкам "В" - "R" напряжением, вызывает появление напряжения положительной полярности между обкладками "В" - "G". Через резистор R3, ограничивающий ток базы, это напряжение прикладывается к эмиттерному переходу VT1 и открывает его. Открытый транзистор шунтирует обкладки "В" - "R", что приводит к уменьшению приложенной) к ним напряжения и, как следствие, обратной деформации пьезоэлектрика.
Обратная деформация пьезоэлектрика вызывает появление напряжения отрицательной полярности между обкладками "В" - "G", которое через резистор R3 прикладывается к переходу эмиттер - база транзистора VT1 и запирает его.
Закрытый транзистор обладает большим сопротивлением, вследствие чего практически все напряжение вызывного сигнала вновь прикладывается к обкладкам "В" - "R" пьезоэлектрика и вновь вызывает его деформацию, появление положительного напряжения, открывание транзистора, т.е.
процесс повторяется. Таким образом, на протяжении положительного полупериода вызывного сигнала АТС частотой 25 Гц, возникают автоколебания с резонансной частотой пьезоэлектрика равной приблизительно 3,5 кГц. Отрицательный полупериод вызывного сигнала запирает транзистор и автоколебания прекращаются. Резистор R2 устанавливает начальное смещение на базе транзистора VT1. Следует отметить, что номиналы конденсатора С1 и сопротивлений R1 -- R3 могут отличаться от приведенных на схеме, так как в определенных пределах не оказывают существенного влияния на ее работу. При замене транзистора VT1 на транзистор структуры р-n-р схема будет работать аналогично, с тем лишь отличием, что автоколебания будут возникать во время отрицательного полупериода вызывного сигнала. Если на входе вызывного устройства установить диодный мост VD1 - VD4 (рис. 3.2), то генератор будет работать при обоих полупериодах вызывного сигнала, что приведет к увеличению громкости звучания. Стабилитрон VD5 с напряжением стабилизации порядка 36 - 47 В устраняет подзвонку пьезоэлектрического излучателя при наборе номера, т.к. для величины напряжения коммутации линии он представляет значительное сопротивление, в то время как для вызывного сигнала он препятствия практически не оказывает. В спаренном телефоне это устраняет непрерывное пощелкивание. Необходимо убедиться в том, что пластина пьезоэлектрического излучателя не стеснена (сжата) элементами её крепления или другими деталями ТА, что может привести к снижению громкости ВУ. Увеличить громкость пьезоизлучателя можно также путём увеличения площади центрального электрода "G" в 2 - 3 раза, сделав прорезь на металлизированной поверхности электрода "R" и соединив отделённую часть с электродом "G". В отечественных ТА в качестве ВУ часто используется схема на специализированной ИС КР1008ВЖ4, которую производит концерн
"РОДОН" в г. Ивано-Франковске. Микросхема позволяет воспроизводить три различные мелодии вызывного сигнала с соотношениями частот: 5/6; 4/5; 4/6/5. Основные электрические параметры ИС КР1008ВЖ4: -напряжение питания Ucc = 6 - 15 В. -ток потребления Icс - не более 50 мкА (при Ucc =6 В), • не более 100 мкА (при Ucc = 15 В). Микросхема требует внимательного обращения, так как допустимое значение статического потенциала составляет 30 В.
Структурная схема ИС представлена на рис. 3.3, назначение выводов в таблице 3.1. Программируемый делитель частоты имеет три фиксированных коэффициента деления: 20, 24, 30. Порядок чередования этих коэффициентов определяется подачей двухразрядного двоичного кода на входы N1 и N2 (табл. 3.2), а скорость чередования устанавливается тактовым генератором. Высота звука вызывного сигнала определяется опорной частотой тонального генератора. Выходной сигнал, формируемый на выходах L1 и L2, при соответствующей схеме включения нагрузки обеспечивает ступенчатое нарастание уровня громкости. Первая посылка - малый уровень, вторая посылка - средний, третья и последующие посылки - максимальный. Данный режим обеспечивается благодаря тому, что во время первой посылки на выводах L1 и L2 формируются противофазные сигналы, во время второй - сигнал присутствует только на выводе L2 (на L1 - уровень логической 1), во время третьей - противофазные сигналы. Вход S (вывод 5) при этом необходимо подключить к нулевой шине питания ИС. При соединении его с положительной шиной (вывод 8) максимальная громкость вызывного сигнала будет присутствовать во всех посылках. ИС обеспечивает подавление импульсных помех по входу ВС длительностью менее 250 мс.
| Табл. 3.1. Назначение выводов микросхемы КР1008ВЖ4. | ||
| Вывод ИС | Обозначение | Назначение |
| 1 | OV | Общий вывод. |
| 2 | RC2 | Вход подключения времязадающих элементов тонального |
| генератора. | ||
| 3 | R2 | Вход подключения резистора, задающего частоту то |
| нального генератора. | ||
| 4 | С2 | Вход подключения конденсатора, задающего частоту |
| тонального генератора. | ||
| 5 | S | Вход управления уровнем громкости посылок вызова. |
| 6 | L2 | Выход звуковой частоты. |
| 7 | L1 | Выход звуковой частоты. |
| 8 | U | Напряжение питания. |
| 9 | N1 | Вход программирования мелодии вызывного сигнала. |
| 10 | N2 | Вход программирования мелодии вызывного сигнала. |
| 11 | ВС | Вход разрешения запуска. |
| 12 | Cl | Вход подключения конденсатора, задающего частоту |
| тактового генератора. | ||
| 13 | Rl | Вход подключения резистора, задающего частоту такто |
| вого генератора. | ||
| 14 | RC1 | Вход подключения времязадающих элементов тактового |
| генератора. |
| Табл. 3.2. Программирование мелодии вызывного сигнала. | ||
| Логический уровень на входах | Порядок чередования коэффициентов | |
| N1 (вывод 9) | N2 (вывод 10) | |
| 0 0 1 1 | 0 1 0 1 | Начальная установка 20/24 24/30 20/30/24 |
Рассмотрим работу ВУ по схеме, приведенной на рис. 3.4. Сигнал вызова абонента через ограничивающий резистор Rl и разделительный для постоянного тока линии конденсатор Cl поступает на диодный мост VD1 -VD4. Выпрямленный сигнал ограничивается стабилитроном VD6 до величины 10 В и через диод VD7 поступает на вход питания ИС (вывод 8). Светодиод VD5 не является обязательным элементом схемы и предназначен для оптического дублирования вызывного сигнала. Наличие напряжения "высокого" уровня на выводе 11 ИС разрешает запуск тонального и тактового генераторов. Интегрирующая цепь R5, С6 в момент прихода первого вызывного сигнала формирует "низкий" уровень на выводе 10 ИС, осуществляя этим начальную установку микросхемы.
По окончании зарядки конденсатора С6 на выводах 9 и 10 ИС устанавливается код (N1 - "0", N2 - "1"). Этот код соответствует выбору коэффициентов деления 24 и 20 (см. табл. 3.2) программируемого делителя частоты, который будет изменять их с частотой тактового генератора (10 Гц), формируя на выводах 6 и 7 ИС два чередующихся сигнала с соотношением частот 5/6. При номиналах, указанных в схеме опорная частота тонального генератора равна 61 кГц. Подключенный к выводам 6 и 7 ИС пьезоэлектрический излучатель сформирует двухтональный сигнал вызова. По окончании первой посылки вызывного сигнала диод VD7 запирается, что предотвращает разряд конденсатора С5, поддерживающего питание ИС до следующей посылки. Время между двумя последовательными посылками вызова составляет 4 с. По окончании вызывного сигнала конденсатор С5 разряжается через резистор R5. Конденсатор С2 защищает ВУ от импульсных помех. Схема, приведенная на рис. 3.5, позволяет изменять код на входах N1 и N2 в соответствии с таблицей 3.2, выбирая переключателями SA1 и SA2 тональность вызывного сигнала.
Схема включения нагрузки позволяет также обеспечить ступенчатое нарастание уровня громкости. Общий уровень громкости регулируется потенциометром R9.
В настоящее время АО "СВЕТЛАНА" в г. С-Петербурге выпускает специализированную микросхему вызывного устройства КР1064ПП1, структурная схема которой приведена на рис. 3.6, назначение выводов в табл. 3.3. Зарубежный аналог фирмы "SGS-THOMSON" - L3240. Аналогичные микросхемы производят НПО "ЭЛЕКТРОНИКА" в г. Воронеже - КР1091ГП1 и концерн "РОДОН" в г. Ивано - Франковске - КР1085ПП1.
| Табл. 3.3. Назначение выводов ИС КР1064ПП1, КР1091ГП1, КР1085ПП1. | ||
| Вывод | Обозна | Назначение |
| ИС | чение | |
| 1 | LN1 | Вход напряжения переменного тока. |
| 2 | OV | Общий вывод. |
| 3 | С | Вывод подключения конденсатора, управляющего пере- |
| ключениями частот, fnep. = 750/С(нФ). | ||
| 4 | R | Вывод подключения резистора, управляющего тоном |
| звуковой частоты, f1=- З.66х10^4/R(кОм); f2=f1/1.38. | ||
| 5 | OUT1 | Выход напряжения звуковой частоты. |
| 6 | OUT2 | Инверсный выход напряжения звуковой частоты. |
| 7 | U | Напряжение питания. (Ucc < 32 В). |
| 8 | LN2 | Вход напряжения переменного тока. |
Микросхема генерирует сигнал с двумя периодически переключающимися частотами (с соотношением 1,38) и непосредственно управляет пьезоэлектрическим излучателем. Встроенный гистерезис блокирует возможность ошибочного запуска от помех в линии и импульсов номеронабирателя. Напряжение включения ИС находится в пределах 12,1 - 13,1 В. Напряжение выключения - 7,9 - 8,9 В. Ток вызова без присоединённой нагрузки Icс <= 1,8 мА. Амплитуда выходного напряжения Uвых. = (Ucc - 5) В. Схема включения приведена на рис. 3.7. Конденсатор С2 устанавливает значение частоты, управляющей переключением звуковых частот, резистор R2 (8,2 - 56 кОм) определяет тон звуковой частоты. Изменение номиналов С2 и R2 в широких пределах позволяет получить на выходе сигнал близкий по звучанию сирене. Микросхемы фирмы "SGS-THOMSON" - LS1240, LS1240A, LS1241 и "SIEMENS" - PSB6620-2, PSB6521-2, PSB6523-T включаются по такой же схеме.
У них отсутствует инверсный выход напряжения звуковой частоты (вывод 6 не подключен к внутренним цепям ИС. В ИС фирмы "SAMSUNG" KA2418 и КА2428 можно снизить напряжение включения до 8 - 10 В, подключив резистор (порядка 1 кОм) с вывода 6 (вход установки напряжения включения) на общий вывод. Напряжение выключения - 8 - 8,8 В.
ИС КРЮ64ПП1 можно использовать в схеме звонка для слабослышащих (рис. 3.8). Дополнительное напряжение 12-27 В необходимо для питания звонка. При поступлении сигнала индукторного вызова на прямом и инверсном выходах ИС КР1064ПП1 появляются прямоугольные импульсы и на катодах диодов VD1, VD2 формируется постоянное напряжение длительностью сигнала индукторного вызова. Загорается светодиод транзисторного оптрона DA2 АОТ110А, открывается транзистор оптрона, транзистор VT1 и звенит звонок. Вместо звонка можно использовать лампу накаливания или и то и другое вместе. Защитный диод VD3, включенный параллельно звонку, при использовании лампочки не ну жен. Резистор R5 снимает остаточный заряд базы. Это необходимо для более быстрого переключения транзистора оптрона. Если вывод 6 ИС КР1064ПП1 отключить, то необходимо добавить конденсатор ёмкостью 1 мкФ между выводами 1 и б оптрона. Диоды VD1 и VD2 в этом случае следует исключить.
Если применяется звонок, который потребляет ток менее 200 мА, его следует подключить непосредственно к выводу 1 оптрона и плюсу питания. Хороший эффект можно получить, применив небольшое звуковое устройство, используемое в автомобильной сигнализации. Вместо оптрона АОТ110А (Iк мах= 200 мА, Uк= 30 В) можно использовать АОТ127А (Iкmax =70мА, Uк=30В). Возможны различные варианты с использованием реле постоянного тока вместо транзистора VT1 и резисторов R6 и R7. Для подключения лампы на напряжение 220 В можно применить оптоэлектронное реле 5П19Т производства АО ПРОТОН-ОПРОЭЛЕКТРОНИКА", г. Орёл (схема рис. 3.9). Фирма "SIEMENS" выпускает специальную ИС детектора сигнала индукторного вызова PSB6620, а "SGS-THOMSON -LB1006.
Их описание будет приведено следующем издании справочника. НПО "ИНТЕГРАЛ в г.
Минске производит микросхемы вызывного устройства КР1436АП1 (аналог КА2410) и КР1436АП2 (аналог КА2411). В экспортном исполнении эти ИС маркируются как FT2410 и FT2411. Структурная схема этих микросхем приведена на рис. 3.10, назначение выводов - в табл. 3.4. Микросхемы генерируют сигнал с двумя периодически переключающимися частотами с соотношением 1,25. Микросхемы для ВУ, выпускаемые многими фирмами, можно разделить на две основные группы: 1) КР1436АП1, FT2410, КА2410, ML8204, CS8204, DBL5001, ТАЗ1001, KIA6401P, Т6876Н, ТА3100Р; 2) КР1436АП2, FT2411, КА2411, ML8205, ВА8205, CS8205, DBL5002, ТАЗ1002Р, CIC9106A, WTC9106. Эти группы микросхем отличаются назначением входа управления (вывод 2). Основные характеристики у них одинаковы: • Напряжение включения ИС находится в пределах 17 - 21 В (типовое 18 В). • Напряжение выключения - 9,7 -12 В (типовое 11 В). • Напряжение питания Ucc <= 29 В. • Ток потребления без присоединённой нагрузки Icс = 1,4 - 4,2 мА (типовой ток потребления 2,5 мА). • Размах выходного напряжения равен величине напряжения питания ИС. Для первой группы: При неподключенном выводе входа управления напряжение включения ИС соответствует основным характеристикам. Подсоединением входа управления через резистор Rвс к выводу напряжения питания (U) можно отключить триггер Шмидта (рис. 3.10) и напряжение включения ИС будет приблизительно равно напряжению отключения (9 - 12 В). Сопротивление резистора RBC должно быть не менее 20 кОм и не более (Ucc - 11)/0,01 (кОм). Типовое сопротивление RBC при напряжении питания 12 В составляет 51 кОм, а при Ucc = 27 В сопротивление Rвс = 220 кОм. Подключение входа управления на корпус позволяет принудительно отключить генерацию при напряжении питания ИС равном рабочему. Для второй группы: Резистор RBC. подключенный с вывода входа управления на корпус, позволяет изменять входное сопротивление микросхемы. При изменении сопротивления резистора от 3,6 кОм до 16 кОм ток потребления ИС изменяется от 4,6 мА до 1,1 мА (большему сопротивлению RBC соответствует меньший ток потребления ИС).
В основных характеристиках ток потребления ИС приведён при Rвс=6,8 кОм. Более высокое входное сопротивление ИС может потребоваться при недостаточном уровне напряжения сигнала индукторного вызова (например, для спаренных телефонов), или при ёмкости блокировочного конденсатора менее 1 мкФ.
| Табл. 3.4. Назначение выводов ИС ВУ КР1436АП1 и её аналогов. | ||
| Вывод | Обозна | Назначение |
| ИС | чение | |
| 1 | U | Напряжение питания. |
| 2 | ВС | Вход управления. |
| 3 | RC1 | Вход генератора низкой частоты. |
| 4 | Rl | Выход генератора низкой частоты. |
| 5 | 0V | Общий вывод. |
| 6 | R2 | Выход генератора высокой частоты. |
| 7 | RC2 | Вход генератора высокой частоты. |
| 8 | OUT | Выход напряжения звуковой частоты. |
На рис. 3.11 приведён пример схемы ВУ на ИС КА2410.
Тональные частоты fн1, fн2 и частоту переключения fL при номиналах, указанных на схеме можно определить по следующим формулам:
fн2 =1,25 х fн1 674 (Гц); R4 = 180k; С4=- 6,8n; R3 = 150k; С3 =0,47mk. Эти формулы справедливы для всех ВУ, где применяются микросхемы первой и второй группы.
Схема ВУ, приведенная на рис. 3.12, отличается от схемы рис. 3.11 тем, что выход микросхемы КА2411 (вывод 8), через согласующий трансформатор Т1 нагружен на динамическую головку ВГ1 мощностью 0.25 Вт и номинальным электрическим сопротивлением 50 Ом. В схеме предусмотрена возможность уменьшения громкости звонка установкой переключателя "RINGER" в положение LOW, а также возможность отключения звонка установкой переключателя в положение OFF. При отключенном звонке вызывной сигнал будет индицироваться светодиодом VD6. На рис. 3.13 приведена схема ВУ, применяемая в телефонах фирмы PANASONIC". Схема аналогична приведённым выше, но требует доработки при спаренном включении с диодным блокиратором.
Необходимость доработки обусловлена тем, что при спаренном включении ТА уровень напряжения вызывного сигнала понижен (см. раздел 1.2) и при номиналах резистора Rl и конденсатора С2, приведённых в схеме, напряжение на входе U (вывод 1 DA1) за время посылки вызова (1 с) не успевает нарасти до значения 18 В (типовое напряжение включения микросхемы).
Чтобы обеспечить более быстрый заряд конденсатора С2 необходимо уменьшить сопротивление резистора Rl до 3 кОм и ёмкость конденсатора С2 до 1,0 - 4,7 мкФ. Следует отметить, что все микросхемы ВУ первой и второй группы взаимозаменяемы. Необходимо лишь учитывать подключение входа управления (вывод 2). На рис. 3.14,а,б приведены схемы вызывного устройства на ИС МС34017-1Р и МС34017-2Р фирмы "MOTOROLA".
Микросхемы генерируют две периодически переключающиеся частоты. Соотношение частот - 1,25. Напряжение включения микросхем находится в пределах 34 - 41 В (типовое 37,6 В). Напряжение выключения - 14 - 22 В (типовое 16 В). Выходное напряжение равно напряжению питания. Базовая частота ИС МС34017-1Р - 1000 Гц, МС34017-2Р - 2000 Гц, МС34017-ЗР - 600 Гц. Схема на рис. 3.14,а позволяет плавно регулировать громкость звонка переменным резистором R2. Схема на рис. 3.14,6 имеет три фиксированных уровня регулировки. ИС L8611 имеет аналогичную схему включения.
ИС МС34012-1Р (рис. 3.16) также содержит диодный мост, схему защиты от переходных процессов и схему управления пьезоэлектрическим преобразователем. ИС генерирует две периодически переключающиеся частоты с соотношением 1,25. Напряжение включения микросхемы - 31 - 38 В (типовое 34,5 В). Напряжение выключения - 16 -25 В (типовое 20 В) (для ИС МС34012-1Р и МС43012-ЗР) и 13 -22 В (типовое 18 В) для ИС МС34012-2Р. Выходное напряжение 19 - 23 В (типовое 20 В) Для ИС МС34012-2Р и МС43012-ЗР схема включения аналогична. Для ИС МС34012-2Р ёмкость конденсатора С2 - 470 пф, а для МС43012-ЗР С2 = 2000 пФ. Базовые частоты такие же, как и для МС34017. И в заключение рассмотрим два варианта схем ВУ на дискретных и логических элементах. Они могут представлять интерес для тех радиолюбителей, которым не удалось приобрести вышеперечисленные специализированные микросхемы ВУ. На рис. 3.16 приведена схема ВУ, которое используется в некоторых телефонах VEF. Схема работает следующим образом. Напряжение вызывного сигнала АТС частотой 25 Гц через блокировочный для постоянного тока конденсатор С1 и ограничительный резистор R1 поступает на диодный мост VD1 - VD4.
Здесь напряжение выпрямляется и конденсатором С3 сглаживается. Выпрямленное напряжение стабилизируется параметрическим стабилизатором на резисторе R4, стабилитроне VD9 и конденсаторе С4. Это напряжение величиной порядка 8 В используется для питания схемы вызывного устройства. Тональный генератор собран по схеме мультивибратора на транзисторах разной проводимости VT1 и VT2. Изменение частоты достигается переключением резисторов R14, R16 и R19 в цепи эмиттера транзистора VT1. Переключение производится подачей логического "0" с выходов мультивибратора, собранного на элементах DD1.2 т DD1.4 на диоды VD12 -VD14. Пороговое устройство собрано на диодах VD6, VD6, стабилитронах VD7, VD8, резисторах R2, R3, конденсаторе С2 и логическом элементе DD1.1. Оно предназначено для отключения вызывного устройства при пониженном напря-
жении питания в конце каждой посылки вызова. После окончания посылки вызова на выходе логического элемента DD1.1 появляется логическая "1". Через диоды VD10, VD11 она подаётся в цепь базы транзистора VT2 и цепи эмиттеров транзисторов VT1, VT2 и срывает генерацию тонального генератора. С коллектора транзистора VT2 сигнал тонального генератора подаётся на транзистор VT3. Здесь происходит его усиление по мощности. Для регулировки уровня громкости вызывного сигнала в коллектор транзистора VT3 последовательно с высокоомным электроакустическим преобразователем BF1 включен переменный резистор R6. На рис. 3.17 приведена схема вызывного устройства на ИС К561ЛЕ5. Конденсатор С1 является блокировочным для постоянного тока линии. Резистор R1
ограничивает ток через стабилитрон VD1, который вместе с выпрямительным диодом VD2 и сглаживающим конденсатором С2 представляют собой схему питания вызывного устройства. Схема состоит из двух мультивибраторов. Мультивибратор на логических элементах DD1.1, DD1.2 генерирует частоту порядка 15 Гц и управляет вторым мультивибратором на логических элементах DD1.3 и DD1.4, с выхода которого сигнал звуковой частоты 3,5 кГц поступает на пьезоэлектрический излучатель ЗП-3. Недостаток этой схемы в том, что у неё лишь одна частота тонального генератора и отсутствует пороговая схема отключения генератора при пониженном напряжении питания.
