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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Telefon-Mikroprozessorschalter 1x5. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Telefonie Der vorgeschlagene Telefonschalter (auch Micro-PBX genannt) ist ein Gerät, mit dem Sie bis zu fünf Geräte an eine Telefonleitung anschließen können (ohne dass sie sich gegenseitig beeinflussen), die über eine Reihe zusätzlicher Servicefunktionen verfügen. Ohne Konformitätsbescheinigung kann dieser Switch nur an Telefonleitungen angeschlossen werden, die nicht zu öffentlichen Netzen gehören (z. B. an Abteilungs-TK-Anlagen). Um den Switch an das öffentliche Telefonnetz anzuschließen, müssen Sie ein Zertifikat erwerben. Basis des Gerätes ist der Mikrocontroller PIC16F84-04/P von Microchip, dessen Programm die Funktionsweise aller anderen Komponenten des Schalters bestimmt. Das Gerät blockiert Telefone, die nicht an einem Gespräch beteiligt sind, zeigt ein besetztes Telefon an, ermöglicht die zufällige Festlegung von Rufnummern und leitet eingehende Anrufe mit Musik an die Leitung weiter. Es ist auch möglich, den Zugriff auf die Telefonleitung einzuschränken, indem für jedes Telefon separat ein dreistelliges Passwort festgelegt wird (Funktion „Anti-Piraterie“). Bei Telefonen, die auf „Nicht klingeln“ eingestellt sind, können Sie die Anzahl der verpassten Anrufe festlegen, bevor sie zu klingeln beginnen. Der Schalter kann von jedem angeschlossenen Telefon aus neu programmiert werden, wobei alle Einstellungen im elektrisch umprogrammierbaren Speicher (EEPROM) des Controllers gespeichert werden. Die Stromversorgung erfolgt über die Telefonleitung, der Stromverbrauch beträgt bis zu 200 µA. Das Gerätediagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Im Ausgangszustand, d. h. wenn die Telefone aufgelegt sind und kein eingehendes Anrufsignal vorliegt, überwacht das Prozessorprogramm die Zustände des Anrufsensors R15R16 und des Telefonstromsensors R18VT16. Zu diesem Zeitpunkt sind Telefonapparate an die Leitung angeschlossen, da an den Gates der Stromschalter VT9–VT13 ein hoher Pegel anliegt. Die Gates der verbleibenden Feldeffekttransistoren sind niedrig. Beispielsweise ist der Telefonapparat TA1 über den folgenden Stromkreis angeschlossen: Pluspol der Telefonleitung, Diodenbrücke VD18-VD21 mit diagonal offenem Transistor VT8, Widerstand R11 und LED HL2, Transistor VT9, Widerstand R18 und Basis-Emitter-Verbindung VT16, gemeinsam Draht (Minuslinie).
Wenn Sie den Hörer von einem der Telefone abnehmen, beginnt Strom durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors VT16 zu fließen und dieser öffnet. Die Spannung am VT16-Kollektor wechselt von High nach Low, was vom Prozessorprogramm aufgezeichnet wird. Dann schaltet der Controller die Telefone nacheinander aus und überwacht den Füllstand am VT16-Kollektor. Sobald das abgehobene Telefon getrennt wird, ändert sich die Spannung am VT16-Kollektor wieder von niedrig auf hoch und das Programm kann dieses Telefon identifizieren. Dann verbindet er sich wieder mit der Leitung und die restlichen Telefone werden getrennt. Wenn das Gerät im „Anti-Piraterie“-Modus arbeitet (dies hängt von den EEPROM-Einstellungen des Prozessors ab), wird beim Abheben des Hörers ein hoher Pegel an den VT14-Verschluss angelegt. Der Transistor VT14 öffnet und verbindet dadurch die Zenerdiode VD27 mit der Leitung. In diesem Fall wird das Wählen einer Nummer unmöglich, da während der Wählimpulse der Leitungsstrom durch VD27 fließt und die Schaltrelais der Telefonzentrale nicht funktionieren. Der Controller hat jedoch weiterhin die Möglichkeit, die gewählte Nummer vom Telefonstromsensor, d. h. vom Kollektor des VT16-Transistors, abzulesen. Somit erhält der Benutzer die Möglichkeit, ein dreistelliges Passwort einzugeben, das das Steuerungsprogramm mit den im EEPROM gespeicherten Werten vergleicht und bei Übereinstimmung den High-Pegel am VT14-Gate auf Low ändert . Um den Benutzer darüber zu informieren, dass das Passwort korrekt eingegeben wurde, sendet das Gerät ein Bestätigungstonsignal in die Leitung (über den Transistor VT15 und den Widerstand R19). Stimmt das eingegebene Passwort nicht mit dem erforderlichen überein, bleibt die Einwahl in den Anschluss weiterhin gesperrt. Der Prozessor wartet, bis der Hörer aufgelegt wird, und überwacht den Zustand des Stromsensors des Telefons. Der Wechsel in den Einstellungsprogrammiermodus ist möglich, wenn Sie vor dem Abheben des Hörers den Kippschalter SA1 in eine Position schalten, in der Pin 3 des DD3-Controllers High ist. Im Wesentlichen ist dies genau derselbe Modus wie der „Anti-Piraterie“-Modus, außer dass anstelle des Leitungszugangspassworts die entsprechenden Programmiercodes gewählt werden müssen. Ein eingehender Anrufsensor ist auf einem Widerstandsteiler R15R16 montiert. Bei einem Anruf erscheint am Widerstand R16 ein High-Pegel, der vom Prozessor überwacht wird. Anschließend werden die als nicht anrufend eingestellten Telefone (falls vorhanden) ausgeschaltet und das anrufende Telefon klingelt. In den Gesprächspausen wird der Zustand des Telefonstromsensors überwacht. Nach dem Abheben des Hörers wird das betroffene Telefon ermittelt und die restlichen Geräte ausgeschaltet. Als nächstes wartet das Programm darauf, dass eine Nummer gewählt wird, also die Telefonnummer, an die der Anruf weitergeleitet werden muss. Nehmen wir an, ein eingehender Anruf wurde von TA2 beantwortet und muss an TA4 weitergeleitet werden. In diesem Fall müssen Sie auf TA2 die Nummer 4 wählen. Nach dem Lesen dieser Nummer sendet der Controller ein Audiosignal in die Leitung, schaltet TA2 aus und verbindet TA4. Dann wird auf TA4 ein Rufsignal empfangen. Es gibt mehrere bekannte Möglichkeiten, Rufspannung zu erzeugen und gleichzeitig die Verbindung aufrechtzuerhalten. Die einfachste davon ist die folgende. Das angerufene Telefon wird an die Leitung angeschlossen und die Leitung selbst wird über einen Stromschalter mit einer Frequenz von 50 Hz geschlossen und für eine kleine Last (ca. 25 Ohm) geöffnet. In diesem Fall entsteht beim Öffnen ein Spannungsstoß, dessen Amplitude von der Induktivität des ATS-Relais und von der Reaktanz des angeschlossenen Telefons abhängt. Somit ist es möglich, bei einer Netzspannung von 60 V ein Rufsignal mit einer Amplitude von 60...80 V zu erzeugen. Allerdings klingeln bei dieser Rufspannung nicht alle Telefonapparate. Beispielsweise kann es sein, dass Telefone mit elektronischer Rufschaltung überhaupt nicht oder nur leise klingeln. Wenn Sie die Frequenz des Klingelsignals auf 70...80 Hz erhöhen, klingeln die meisten elektronischen Telefone, Telefone mit mechanischer Klingel hören jedoch auf zu klingeln. Diese Methode hat noch zwei weitere große Nachteile: Zum einen hört der Teilnehmer am anderen Ende der Leitung einen sehr lauten und unangenehmen Ton, zum anderen können erhebliche Störungen während eines Gesprächs auftreten. Die Rufspannung kann erhöht werden, wenn eine Induktivität durch Begrenzungs- und Entkopplungsschaltungen in Reihe mit der Leitung geschaltet wird. In diesem Fall klingeln alle Telefone, diese Methode ist jedoch nicht ohne diese beiden Nachteile. Im vorgeschlagenen Design wird zur Erzeugung der Rufspannung ein einfacher Eintaktwandler verwendet, der durch Diodenbrücken mit Transistoren in der Diagonale geschaltet wird. Der Wandler besteht aus einem Hauptoszillator basierend auf den Elementen DD1.1, DD1.2, Schlüsseltransistor VT2, Spule L1, Diode VD6, Speicherkondensator C7 und begrenzenden Zenerdioden VD9-VD12. Wenn vom Controller ein hoher Pegel an das Gate des Transistors VT3 angelegt wird, wird der Wandler mit der Leitung verbunden. Der Generator auf DD1.1, DD1.2 beginnt mit einer Frequenz von etwa 25 kHz zu arbeiten. Der Schlüsseltransistor VT2 schaltet die Spule L1 und am Speicherkondensator C7 erscheint eine Spannung von 120 V, die durch die Zenerdioden VD9-VD12 begrenzt wird. Wenn wir das Beispiel der Weiterleitung eines eingehenden Anrufs von TA2 an TA4 betrachten, sieht der Betriebsalgorithmus des Controllers wie folgt aus. Nachdem TA4 über einen offenen Transistor VT12 mit der gemeinsamen Leitung verbunden wurde, wird dem Gate von VT7 ein hoher Pegel zugeführt. Der Transistor VT7 öffnet und VT8 schließt. Somit wird TA4 vom Pluspol der Telefonleitung getrennt und bleibt über die Diodenbrücke VD7-VD14 und den Transistor VT17 mit dem Speicherkondensator des C6-Wandlers verbunden. Gleichzeitig wird der Wandler eingeschaltet, indem ein hoher Pegel an Gate VT3 angelegt wird. Dann erzeugt der Controller zwei Gleichtaktmäander mit einer Frequenz von 25 Hz an die Gates der Transistoren VT5 und VT15. Wenn ihr Pegel niedrig ist, ist TA4 mit dem Wandler verbunden; wenn er hoch ist, wird er von diesem getrennt und durch den Widerstand R19 überbrückt, um den Kondensator des Glockenkreises zu entladen. Dadurch wird ein Anruf mit einer Dauer von 1 Sekunde erstellt. Der aktuelle Strom wird durch den durch den Wandler fließenden Strom gehalten. Die Spannung in der Leitung beträgt ca. 15 V, es dürfen keine Störungen durchgelassen werden. In den Gesprächspausen wird der Telefonstrom überwacht. Sobald der Hörer von TA4 abgenommen wird, verstummt das Rufsignal und der Konverter schaltet sich aus. Wird der Hörer nicht abgenommen, erfolgt nach ca. 30 Sekunden eine Rückumleitung. Die Störungsfreiheit bei der Weiterleitung ermöglichte eine musikalische Untermalung der Leitung. Dazu wird die DD2-Mikroschaltung, ein Melodieformer, mit dem Konverter verbunden. Musik betritt die Linie durch die Elemente VT4, R6. Der Prozessor wird über den Stromstabilisator VT1 mit Strom versorgt. Die Spannung beträgt ca. 5 V. Die HL1-LED dient zur Anzeige der Polarität des Anschlusses. Bei korrektem Anschluss sollte es nicht aufleuchten. Der Schalter ist auf einer Leiterplatte aus doppelseitiger Glasfaserfolie montiert (Abb. 2). Die Spule L1 ist auf einen B18-Panzerkern mit PETV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,1 mm gewickelt und enthält 100 Windungen.
Das zusammengebaute Gerät sollte sofort funktionsfähig sein, es sind keine Einstellungen erforderlich. Die Neuprogrammierung wird wie folgt durchgeführt. Bei den Mobilteilen aller Telefone muss der Kippschalter SA1 auf eine Position eingestellt werden, in der ein hoher Pegel an Pin 3 des DD3-Prozessors angelegt wird. Anschließend müssen Sie den Hörer eines beliebigen Telefons abnehmen und das Passwort eingeben, um in den Programmiermodus zu gelangen. In der mitgelieferten Firmware lautet dieses Passwort 21534. Bei korrekter Eingabe ertönt ein Bestätigungston. Wählen Sie anschließend einen der in der Tabelle angegebenen Codes. 1 können Sie jede Funktion ändern und nach einem Bestätigungston auflegen. „xxx“ bedeutet eine beliebige dreistellige Zahl. Es ist möglich, die Anzahl der Klingelzeichen einzustellen, nach denen auch nicht klingelnde Telefone klingeln. Dazu müssen Sie im Neuprogrammierungsmodus 43x wählen, wobei x die Anzahl der verpassten Anrufe ist. Wenn x=0, klingeln nicht klingelnde Telefone nicht. Tabelle 1
Der Schalter funktioniert an TK-Anlagen mit Spannungen von 48...60 V, an den meisten Doppelleitungen und an elektronischen TK-Anlagen (bei Betrieb mit Impulswahlgeräten). Autor: V.Kulakov, Rostow am Don
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