Телефонный аппарат для стационарной связи

Введение

Телефонный аппарат является оконечным (абонентским) устройством двухпроводной телефонной линии. Он обеспечивает прием и передачу речи абонентов, прием сигнала вызова телефонной станции и набор номера в импульсном режиме. Телефонный аппарат не имеет собственного источника питания. Питание телефонного аппарата во всех режимах его работы обеспечивается телефонной станцией (АТС). Осуществление связи между абонентами осуществляется по двухпроводной линии в дуплексном режиме. Этот режим подразумевает, что прием и передача звукового сигнала может производится одновременно.
В режиме ожидания вызова телефонный аппарат подключен к телефонной линии, трубка положена на рычаг, АТС подает на линию напряжение постоянного тока центральной батареи станции -60В (+ батареи заземлен). Встречаются варианты АТС импортного производства с напряжением -48В. При снятии трубки напряжение на аппарате снижается до 10—20В.

Состав телефонного аппарата

Обычный телефонный аппарат содержит следующие узлы и элементы: внутри корпуса расположены двойной электромагнитный звонок; реле рычага телефонной трубки; плата с радиоэлементами. На наружной части корпуса располагаются рычаг телефонной трубки, номеронабиратель, телефонная трубка, в состав которой входят угольный микрофон и электромагнитный динамик.
Угольный микрофон представляет собой плоскую металлическую капсулу диаметром 28—40мм, внутри которой находится угольный порошок. При разговоре давление воздуха воздействует через мембрану на порошок, он частично сжимается, при этом изменяется его сопротивление и ток через него. Ток через микрофон создается центральной батареей АТС.
Электромагнитный динамик представляет собой электромагнит переменного тока (ферромагнитный сердечник с обмоткой), на который поступает напряжение звукового сигнала. На небольшом расстоянии от электромагнита находится круглая тонкая стальная мембрана. При протекании переменного тока через обмотку динамика мембрана динамика колеблется с частотой тока и издает звук. Ферромагнитный сердечник динамика может быть предварительно намагничен (поляризован).

Режимы работы телефонного аппарата

Телефонный аппарат может работать в четырех режимах:

1. Ожидание вызова при положенной трубке.
   
2. Прием вызова при положенной трубке.
   
3. Набор номера при поднятой трубке.
   
4. Режим разговора при поднятой трубке.
   

Ожидание вызова при положенной трубке

При положенной на рычаг телефонной трубки, разговорная схема телефона и
номеронабиратель аппарата отключены от линии. К абонентской линии через разделительный конденсатор подключен лишь звонок телефонного аппарата. АТС подает на линию постоянное напряжение своей центральной батареи. Постоянный ток не может пройти через разделительный конденсатор. Поэтому тока в линии нет. Напряжение на аппарате максимально и достигает 60В.

Прием вызова при положенной трубке

Вызывной сигнал АТС представляет собой переменное напряжение частотой 30—50Гц величиной 30—50В. Длительность посыла сигнала вызова равен 1 секунде, а интервал между посылами составляет 2—4 секунды. Вызывной сигнал из абонентской линии поступает на телефонный аппарат, проходя по цепи через замкнутую вызывную пару контактов рычага, разделительный конденсатор и звонок. Переменный ток вызывает притяжение молоточка звонка к ферромагнитному сердечнику и удары молоточком по корпусу звонка.
При снятии трубки телефона замкнутая вызывная пара контактов рычага размыкается, разрывая цепь звонка, а разомкнутая разговорная пара контактов замыкается, подключая разговорный узел аппарата к телефонной линии.
Образовавшаяся цепь пропускает постоянный ток 10—20мА. Этот ток фиксирует АТС и отключает передачу вызывного сигнала. При снятой трубке телефона на его вход поступает постоянное напряжение от центральной батареи АТС. Но величина его обычно снижается с 60В до 12—20В, так как происходит существенное потеря напряжения на внутреннем сопротивлении абонентской ячейки АТС и линии. Постоянное напряжение необходимо телефонному аппарату для работы микрофона и номеронабирателя.

Набор номера

Для набора номера в телефонном аппарате используется дисковый номеронабиратель. Номеронабиратель имеет две группы контактов, размыкаемые или замыкаемые при движении диска. При повороте диска из начального положения до нужно цифры контакт №2 номеронабирателя замыкается и шунтирует разговорную часть телефона. При этом абонентская линия фактически замыкается накоротко через контактные группы номеронабирателя №1 и №2. Таким образом создается первый длинный импульс тока, который подключает на АТС схему нахождения абонента по набираемому номеру. При обратном движении диска в исходное положение контактная группа №2 остается в замкнутом положении, а контактная группа №1 размыкается несколько раз. Число размыканий контактной группы №1 равно набираемой цифре, за исключением 0. При наборе 0 генерируется 10 импульсов. Количество переданных импульсов считывается АТС.

Прием звукового сигнала

Принимаемый звуковой (речевой) сигнал представляет собой переменное напряжение несинусоидальной формы в диапазоне частот 200—3200 Гц. При этом на входе телефона имеется и постоянное напряжение 12—20В. Эти напряжения поступают с телефонной линии на первичные обмотки I и II трансформатора Т. Обмотки I и II для приходящего сигнала включены последовательно. Постоянное напряжение не индуцирует в обмотках ЭДС и не передается во вторичную обмотку III. Переменное напряжение звукового сигнала создает в сердечнике переменный магнитный поток, который наводит в обмотках, в том числе вторичной, ЭДС. Эта ЭДС Е2 создает ток через обмотку динамика и вибрацию его мембраны. Динамик зашунтирован двумя диодами, которые включены встречно-параллельно. Диоды ограничивают напряжение на динамике и, следовательно, ограничивают громкость звучание динамика.

Передача звукового сигнала

Источником речевого сигнала в телефонном аппарате является угольный микрофон, который меняет свое сопротивление при разговоре абонента. Сигнал с микрофона своего телефонного аппарата всегда сильнее сигнала пришедшего с линии от аппарата другого абонента. Собственный голос может заглушить в динамике голос собеседника, кроме того, себя будет слышно всегда громче. Такое явление в телефонном аппарате называется местным эффектом. Местный эффект мешает связи и с ним специально борются. С этой целью в телефонном аппарате применяется противоместная схема, которая исключает попадание сигнала с собственного микрофона на собственный динамик. Обычно в телефонном аппарате микрофон подключен к средней точке первичной обмотки трансформатор. Переменные токи, созданные микрофоном, потекут по обмоткам I и II, что приводит к тому, что магнитные потоки в сердечнике от этих обмоток будут направлены навстречу друг другу и в идеале должны уничтожить друг друга. Поэтому во вторичной обмотке сигнал с собственного микрофона не будет наводить ЭДС и не будет слышен. Но это произойдет, если токи в обмотках I и II будут равны. Для этого необходимо сделать ток через обмотку II равным току линии, который протекает через обмотку I. Ток через обмотку II устанавливают балластными радиоэлементами, которые моделируют входное сопротивление телефонной линии и АТС.