8. Автоматическая телефонная станция на десять абонентов.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СТАНЦИЯ НА ДЕСЯТЬ АБОНЕНТОВ

Автоматическая телефонная станция предназначена для установления двухсторонней (дуплексной) телефонной связи между двумя абонентами и может найти применение на промышленных предприятиях, в колхозах и совхозах, школах и пр. Автоматическая телефонная станция обеспечивает:

дуплексную связь между любыми двумя абонентами из десяти, подключенными к АТС;

контроль исправности линии исходящего соединения путем прослушивания в микротелефонной трубке звуковых сигналов;

сигнализацию занятости приборов АТС путем подачи сигналов коротких гудков в линии абонентов, для которых соединение в данный момент невозможно;

невозможность подключения других абонентов к ведущемуся разговору;

установку всех приборов АТС в исходное состояние после возвращения всех микротелефонных трубок на аппараты.

Сопротивление шлейфа линий абонентов составляет не более

1 кОм, что соответствует дальности связи до 3...5 км. Мощность, потребляемая от сети, 10 Вт.

Рассмотрим работу АТС по ее принципиальной схеме, приведенной на рис. 31, и таблице состояний приборов АТС (табл. 2).

Когда первый абонент (владеющий аппаратом Е1) желает пого-

ворить с десятым абонентом (у него находится аппарат Е10), он снимает трубку телефонного аппарата. При этом через сопротивление аппарата Е1, резистор R40, нормально замкнутые контакты группы К1.1, диод VD36 и резисторы R38, R39 подается постоянное напряжение на базу транзистора VT8. После зарядки конденсатора С6 транзистор VT8 откроется. Сработает реле К23 и своими контактами К23.2 замкнет цепь питания реле К1—К22, а контактами К23.1 подаст напряжение низкого уровня на входы R микросхемы DD6 (выводы 7 и 15). Счетчик DD6.1 начнет работать, а счетчик DD6.2 будет подготовлен к работе.

Кроме того, при поднятой трубке аппарата Е1 через аппарат, резистор R40, нормально замкнутые контакты К1.1, К12.1, резистор R 18 и управляющий электрод тринистора VS2 начнет протекать постоянный ток. Тринистор откроется, и включенное в его анодную цепь реле К12 сработает. Протекающий через анодную цепь тринистора ток превышает ток удержания тринистора, поэтому реле останется включенным и после прекращения протекания тока через управляющий электрод (это произойдет после срабатывания реле К12).

Как только подвижный контакт группы К12.1 соединится с нижним по схеме контактом, потечет ток через управляющий электрод тринистора VS1. Сработает реле К11. При этом в телефонной трубке аппарата Е1 будет слышен непрерывный сигнал частотой около 450 Гц "Ответ станции", означающий готовность АТС к набору номера вызываемого абонента. Этот сигнал поступает в линию связи через резистор R 17 с коллектора транзистора VT5.

Рассмотрим подробнее, как формируются различные служебные сигналы. Генератор на логических элементах DD1.1, DD1.2 выраба-

тывает прямоугольные импульсы частотой около 450 Гц. Эта частота используется для формирования сигнала "Ответ станции", а также служит исходной для формирования сигналов "Занято" (короткие гудки) и "Контроль посылки вызова" (длинные гудки). Счетчики DD5.1 и DD5.2 делят исходную частоту на 256, и на выходе счетчика DD5.2 импульсы следуют с частотой около 1,7Гц (скважность импульсов равна двум). Эти импульсы суммируются с сигналом 450 Гц в логическом элементе DD1.3, на выходе которого имеется сигнал "Занято". Через транзистор VT4 он поступает на катоды тринистовVS2—VS11.

Счетчик DD6.1 также работает в режиме деления частоты. На его выходах 2 и 4 следуют импульсы с частотами соответственно около 0,4 и 0,2 Гц. Они подаются на логический элемент DD2.1, на выходе которого имеются импульсы частотой 0,2 Гц и скважностью, равной четырем. Но эти импульсы появляются только после замыкания контактов реле К23.1, соединяющих вход R счетчика DD6.1 с общим проводом, и подачи напряжения высокого уровня на вход Е.

Итак, в микротелефонной трубке первый абонент слышит непрерывный сигнал "Ответ станции". Все остальные абоненты, если снимут трубку своего аппарата, услышат сигнал "Занято", который поступает в линии через замкнувшиеся контакты К 11.1 и диоды VD27—VD35. Кроме того, контакты К 11.1 и диоды VD26—VD35 выполняют и другую функцию: замыкают на общий провод цепи управляющих электродов тринисторов после снятия трубки одним из абонентов. Следовательно, после того, как абонент Е1 снял трубку, реле К 13—К21 сработать уже нс смогут.

Услышав сигнал "Ответ станции", первый абонент набирает номер, например, десятого абонента — цифру "0". При возвратном

вращении диска номеронабирателя ток в цепи базы транзистора VT1 прервется десять раз и столько же импульсов поступит с выхода формирователя (выхода логического элемента DD3.3) на вход элемента DD3.4, а поскольку на другом входе этого элемента имеется напряжение высокого уровня, все импульсы поступят на счетный вход Е двоичного счетчика DD6.2. Формирователь выполнен на элементах DD3.2, DD3.3 по схеме ждущего мультивибратора и необходим для подавления импульсов дребезга, которые образуются при замыкании и размыкании контактов номеронабирателя. Выходы счетчика DD6.2 соединены со входами дешифратора-мультиплексора DD7, преобразующего двоичный код в позиционный десятичный. Непосредственно к выходам дешифратора, которые выполнены по схеме с открытым коллектором, подключены электромагнитные реле К1—К9. Поскольку дешифратор не имеет выхода, соответствующего числу 10, для расшифровки соответствующего этому числу двоичного кода собрана цепь на логическом элементе DD2.4, резисторе R9 и транзисторе VT3.

После прихода первого импульса набора номера на выводе 12 микросхемы DD7 появится напряжение высокого уровня, а на выходе логического элемента DD2.3 установится напряжение низкого уровня. Через логический элемент DD1.4 прекратится подача непрерывного сигнала "Ответ станции" на базу транзистора VT5. Одновременно через резистор R6 начнется зарядка конденсатора СЗ.

Как только на вход счетчика DD6.2 поступит десять импульсов, на выходах 2 и 8 этого счетчика установится напряжение высокого уровня, а на выходе элемента DD2.4 — напряжение низкого уровня. Это вызовет открывание транзистора VT3 и срабатывание реле К 10. Контакты К 10.1 подключат один из проводов линии аппарата Е10 к резистору R37. Одновременно напряжение низкого уровня, поданное с выхода элемента DD2.4 на вывод 9 элемента DD3.2, заблокирует работу формирователя импульсов набора, и теперь через него не пройдут импульсы набора номера, которые могут образоваться от повторного непроизвольного поворота диска номеронабирателя первым абонентом; нс пройдут также и возможные помехи, способные вызвать ошибку в наборе.

Если же набранный номер не превышает цифру 9, то на выходе элемента DD2.4 постоянно присутствует напряжение высокого уровня, а блокировка прохождения импульсов осуществляется подачей напряжения низкого уровня на вывод 5 элемента DD3.4. Это происходит через 2...3 с после начала зарядки конденсатора СЗ, т.е. тогда, когда на выводе 1 элемента DD3.1 устанавливается напряжение высокого уровня.

Остановимся теперь на назначении транзистора VT2. Он необходим для обеспечения включения реле К1—К9 с задержкой. Если бы такой задержки нс было, то при наборе, допустим, абонентом Е1 любого номера последовательно кратковременно срабатывали бы реле К1—К10; размыкание нормально замкнутых контактов К1.1 привело бы к размыканию цепи аппарата Е1 и вызвало ошибку в наборе номера. Необходимость использования транзистора VT2 связана и с особенностью работы дешифратора К511ИД1 (микросхема DD7).

При поступлении на его входы двоичных кодов чисел от 0 до 9 в активном состоянии находится лишь один выход, т.е. может сработать лишь одно реле из К1—К9. Если же на входы поступает двоичный код, соответствующий числам от 10 до 15, то в активном состоянии будут находиться два выхода дешифратора. Так, при входной двоичном коде 0101 (он соответствует десятичному числу 10) в активном состоянии находятся выходы 2 и 8. Если не принять специальных мер, то сработают сразу два реле, и вызов также пойдет к двум абонентам. Но в данном случае напряжение низкого уровня появится на выходе элемента DD2.4, которое поступит на вывод 2 элемента DD3.1, а на выходе этого элемента установится напряжение высокого уровня. Транзистор VT2 будет закрыт. В этом случае ток протекает лишь через обмотку реле К10. Это реле сработает без задержки, но здесь задержка и нс нужна, поскольку номер десятого абонента является наибольшим.

Напряжение высокого уровня с вывода 12 дешифратора DD7 поступит на вход Е счетчика DD6.1, и работа этого счетчика будет разрешена. На выходе элемента DD2.1 появятся импульсы, которые через нормально замкнутые контакты К22.1 поступят на входы логических элементов DD4.3, DD4.4. Это вызовет попеременное открывание светодиодов оптронов U1 и U2. При этом линия связи аппарата ЕЮ будет подключаться то к базе транзистора VT7, то к обмотке II трансформатора Т1 (через мостовой выпрямитель VD47).

Если напряжение низкого уровня имеется на выходах элементов DD4.5, DD4.6, то будет открыт фотодинистор оптрона U2. При этом через мостовой выпрямитель VD47 протекает переменный вызывной ток, который подается на аппарат Е10. Цель прохождения вызывного тока такова: верхний по схеме вывод обмотки II трансформатора Т1 — мостовой выпрямитель VD47 и фотодинистор оптрона U2 — замыкающие контакты группы К 10.1 — резистор R49 — телефонный аппарат Е10 — нормально замкнутые контакты К22.2 — шина питания +28 В — резистор R34 — нижний по схеме вывод обмотки II. В аппарате Е10 звонит звонок.

Если линия связи исправна, то вызывной ток, протекая через эмиттерный переход транзистора VT9, будет открывать этот транзистор. При этом на входы логического элемента DD2.2 поступит напряжение высокого уровня с резистора R36. На выходе элемента DD1.4 будут формироваться сигналы длинных гудков, которые с коллектора транзистора VT5 через резистор R 17 и замыкающие контакты К 12.1 поступят в микротелефонную трубку аппарата Е1. Эти сигналы, свидетельствующие об исправности линии, услышит вызывающий абонент.

В другом такте работы счетчика DD6.1 напряжение низкого уровня — на выходах элементов DD4.3 и DD4.4 и открыт фотодинистор оптрона U1. При этом линия связи аппарата Е10 подключается к базе транзистора VT7 через резистор R37, диод VD46 и открытый фотодинистор оптрона. Если трубка аппарата Е10 находится в исходном состоянии, то сопротивление постоянному току линии этого аппарата бесконечно велико, поскольку к линии подключены последовательно соединенные звонок и конденсатор. Через базу

транзистора VT7 ток при этом нс протекает. Если же трубку аппарата Е10 снять, то сопротивление линии постоянному току окажется небольшим, откроются транзисторы VT7, VT6 и сработает реле К22. Контактами К22.1 оно подключит входы логических элементов DD4.3, DD4.4 к шине +15 В, при этом фотодинистор оптрона U1 будет открыт, а фотодинистор оптрона U2 — закрыт. Контакты К22.2 подключат к линии связи аппаратов Е1 и ЕЮ стабилизатор тока, выполненный на элементах VT10, VD48, R50 и R51, а также подадут напряжение на светодиод HL1 "Разговор". Абоненты могут вести разговор. При этом изменение тока в линии одного абонента полностью передается в линию другого абонента благодаря использованию стабилизатора тока, что обеспечивает максимальную громкость разговора.

После того как абоненты, закончив разговор, положат трубки, все приборы АТС возвратятся в исходное состояние.

Несколько слов о назначении некоторых элементов устройства. Диод VD1 необходим для быстрой разрядки конденсатора СЗ после возвращения трубок в исходное состояние. Резисторы R 18—R27 ограничивают ток управляющих электродов тринисторов VS2—VS11. Резисторы R40—R 49 ограничивают токи в линиях телефонных аппаратов и влияют на громкость разговора. Диод VD46 предотвращает попадание отрицательных полуволн вызывного напряжения на динистор оптрона U1. Резисторы R28, R32, R33, R34 обеспечивают надежное закрывание транзисторов VT6—VT9 при отсутствии сигналов на их базах. Конденсатор С5 сглаживает пульсации вызывного тока. Элементы R29, R30, С4 работают в Т-образном фильтре и обеспечивают задержку открывания транзистора VT6 относительно момента открывания транзистора VT7 в 0,5...0,7 с. За это время успевает разрядиться конденсатор, включенный последовательно со звонком в телефонном аппарате. Импульс тока, поступающий в базовую цепь транзистора VT7, вызывает кратковременное его открывание, и при отсутствии цепи R29 R30 С4 это привело бы к кратковременному срабатыванию реле К22, сопровождающемуся неприятным щелчком в микротелефоне вызывающего абонента. Интегрирующая цепь R38 С6 обеспечивает удержание транзистора VT8 в открытом состоянии при наборе номера, когда происходит периодическое размыкание линии связи. Диоды, подключенные параллельно обмоткам реле, предохраняют микросхему DD7, транзисторы VT6, VT8 и тринисторы VS1—VS11 от воздействия на них всплесков напряжения, возникающих на обмотках реле при размыкании питающей цепи (так называемая противо-ЭДС). Если бы этих диодов нс было, напряжения на обмотках реле достигали бы сотен вольт.

Источник питания АТС выполнен по традиционной схеме. Напряжение +28 В используется для питания цепей телефонных аппаратов; напряжение +15 В необходимо для питания микросхем и обмоток реле.

В автоматической телефонной станции применены детали следующих типов. Транзисторы VT 1, VT4, VT5, VT7, VT8 могут быть любыми из серий КТ503, КТ315, КТ3117, КТ608; VT2, VT3, VT6 — любые из серий КТ501, КТ502, КТ203, КТ208, КТ209, КТ361; VT9

— КТ501, КТ208, КТ209 с буквами Г—М или КТ502 с любыми буквами, а также КТ203 с буквами А, Б, Г, КТ361 с буквами В—Е;

VT10 — любой из серий КТ814, КТ816; VT11 — КТ815, КТ817 с буквами Б—Г. Транзистор VT8 необходимо подобрать с коэффициентом передачи тока базы не менее 100. Диоды, шунтирующие обмотки реле, должны допускать подачу обратного напряжения 15 В и прямой ток не менее 15...20 мА. Этим условиям удовлетворяют диоды серий Д9 с буквами В—Л, Д220, Д223, КД503, КД509 с любыми буквами. Диод VD1 должен быть рассчитан на обратный ток не более 0,1 мкА при обратном напряжении 15 В. Кроме указанного на схеме можно применить диоды КД10З, КД104, Д219, Д220, КД521. Можно применять диоды и с большим обратным током (1...2 мкА), но тогда придется подобрать резистор R6. Диод VD46 должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 50 В и прямой ток нс менее 20 мА. Подойдут диоды Д220, Д223, КД401, КД509А, КД510А, КД513А. Тринисторы VS1—VS11 могут быть КУ 101 с любыми буквами.

В качестве оптрона U1 можно использовать приборы АОУ103 с любыми буквами. Можно также использовать транзисторный оптрон, например АОТ110 с любыми буквами, при этом коллектор транзистора подключают к катоду диода VD46, а эмиттер — к базе транзистора VT7; между базой и эмиттером транзистора оптрона необходимо включить резистор сопротивлением 300...510 кОм. При замене оптрона U2 необходимо использовать приборы с прямым напряжением выходной цепи не менее 60 В. Такому условию отвечают динисторныеоптроны АОУ10ЗБ, АОУ103В.

Все резисторы, кроме R50, — MЛT-0,25; R50 — СП5-2. Конденсаторы С1—СЗ, С5, С7-С10 - КМ-6, К10-17, К73-17; С4, С6 -К50-6 или К50-16; С11 — К50-29. Возможно применение конденсаторов и других типов, которые будут отличаться размерами. Реле К1—К21 — РЭС49, паспорт РС4.569.421-00 (последние две цифры могут быть также 01, 04—07, 10, 11); К22, К23 — РЭС47, паспорт РФ4.500.407-00 (последние две цифры могут быть также 02, 07, 08). Можно использовать и другие реле с рабочим напряжением 15...20 В;

реле К1—К9 должны срабатывать при токе не более 15 мА, остальные — при токе 10...30 мА. Трансформатор Т1 может быть готовым, например, типов ТА-11, ТА-12, ТА-28—ТА-30, ТАН-1, ТАН-2, ТПП-235, ТПП-236, ТПП-247, ТПП-248, ТПП-261, ТПП-262. Вторичные обмотки соединяют таким образом, чтобы обеспечивалось напряжение около 40 В при токе нс менее 20 мА и напряжение около 30 В при токе нс менее 200 мА. Самодельный трансформатор может быть выполнен на ленточном магнитопроводе ШЛ 16х25. Обмотка I содержит 1760 витков провода ПЭВ-2 0,11; обмотка II — 330 витков провода ПЭВ-2 0,12; обмотка III — 250 витков провода ПЭВ-2 0,31. Выключатель питания Q1 — тумблер любого типа (например, МТ1).

Транзистор VT11 и микросхема DA1 установлены на двух одинаковых радиаторах с поверхностью охлаждения около 100 см^2.

Большая часть элементов устройства размещена на печатной плате (рис. 32). На плате установлена вилка разъема ГРПМ1-31 (ХР1). Печатная плата, трансформатор питания, светодиоды HL1 и HL2, тумблер включения питания, держатель предохранителя FU1

установлены в металлическом корпусе размером 280х170х65 мм. Для подключения линий абонентов установлена клеммная колодка на 11 контактов (один провод является общим для всех абонентов).

Если все детали исправны и монтаж выполнен без ошибок, то настройка АТС не представляет трудностей. Резистором R 1 устанавливают частоту генератора (измеряют на выходе логического элемента DD1.2 — она должна составлять около 450 Гц). Резистор R6 подбирают таким, чтобы задержка срабатывания реле К1—К9 составляла бы 2...3 с после начала возвратного вращения диска номеронабирателя. Резисторы R40—R49 подбирают в том случае, если необходимо получить примерно одинаковую громкость разговора при соединениях различных абонентов. Если же такой необходимости нет, то подбирать эти резисторы не обязательно. Переменным резистором R50 устанавливают ток стабилизатора, выполненного на транзисторе VT10. Для этого обеспечивают разговорный режим работы АТС и, включив миллиамперметр в разрыв общего провода телефонных аппаратов, устанавливают силу тока 20...25 мА. Такому току должна соответствовать наибольшая громкость разговора.

Если некоторые тиристоры не будут удерживаться в открытом состоянии после снятия напряжения с управляющего электрода, то следует несколько увеличить ток через анодную цель такого тиристора. Для этого параллельно обмотке реле, включенной в цепь данного тиристора (К11—К21), следует подключить резистор сопротивлением 1... 1,5 кОм мощностью нс менее 0,25 Вт.

Для использования с АТС подойдут телефонные аппараты любого типа с дисковым номеронабирателем (ТА-68, ТАН-66, ТА-1146, ТА-72М-5 и др.). Возможно также использование некоторых типов аппаратов с клавишным (тастатурным) номеронабирателем (например, "Спектр-305").

Линии связи телефонных аппаратов с АТС могут прокладываться любым проводом; важно лишь, чтобы сопротивление шлейфа не превышало 1 кОм. В качестве общего провода телефонных аппаратов можно использовать трубы водопровода или центрального отопления, а также заземление.

Автоматическая телефонная станция рассчитана на круглосуточное включение.

В некоторых случаях может возникнуть необходимость увеличения числа абонентов, обслуживаемых станцией. Это потребует перехода на двузначную систему нумерации и увеличения числа абонентов, которые могут одновременно вести разговор. В описанной выше АТС на 10 абонентов одновременно может вести разговор одна пара абонентов, что составляет 20 % их общего числа. Такой показатель принят и на многих промышленных телефонных станциях. Решение этих двух задач (переход на двузначные номера и увеличение числа каналов связи) потребует капитальной перестройки АТС и использования кардинально других принципов ее работы.