|
Если Вы на этом деле "собаку съели", то вряд ли Вам это интересно.
Поэтому эта статья для тех, кто только вчера
"закончил" детский сад или прилетел с Марса.
А чтобы марсиане научились ремонтировать дисковые телефонные аппараты,
им нужно хотя бы в общих чертах объяснить принципы телефонной связи.
Начнем с самого простого - с обозначений на схеме элементов, без
которых не сможет обойтись ни один ТА. Этo:
- Телефонный капсюль (ТК) или просто телефон
Телефонный капсюль - это устройство, которое преобразует
электрические сигналы в звуковые волны, т.е. в звук. Если вы и правда с
Марса,
то объяснить вам что такое телефон у меня не хватит ни времени ни сил. А
для остальных, если кто еще не понял, добавлю - ТК устанавливается в
телефонную трубку, и вы слышите речь своего собеседника именно из ТК.
- Микрофонный капсюль (МК) или просто микрофон
Микрофон - это устройство, которое преобразует звуковые
волны
в электрические сигналы, которые можно передать по проводам (ведь
звук вы по проводам передать не сможете). МК также устанавливается в
телефонную трубку. Вы говорите в микрофон, звуковые колебания
преобразуются
в электрические, которые передаются по проводам на ТА вашего
собеседника.
Телефонный капсюль в ТА вашего собеседника преобразует электрические
сигналы обратно в звук
и ваш собеседник слышит вашу речь. Ну а чтобы вас окончательно запутать,
скажу, что ТК может выступать и в роли микрофона. Если не верите, то
попробуйте говорить не в микрофон, а в ТК - ваш собеседник вас услышит -
только орать надо погромче. И этот номер не пройдет с кнопочными ТА -
только с простыми дисковыми.
Эти два самых важных элемента обозначаются на электрических
принципиальных
схемах следующим образом:
Буквы рядом с обозначением детали - это буквенное обозначение. Т.к.
одинаковых деталей в схеме может быть несколько, то они обозначаются
соответствующими буквами и нумеруются.
Вообще-то ТК и МК существует множество разновидностей. Если на схеме
необходимо
указать, какой именно тип МК или ТК используется в данном устройстве, то
внутри значков рисуют соответствующие условные обозначения. Но нам это
пока не надо.
Ниже Вы можете посмотреть устройство ТК, а заодно и работу простейшего
телефонного соединения. Здесь ТК используется и как микрофон, и как
телефонный капсюль.
Работает все это следующим образом: звуковые волны,
поступающие через отверстие в корпусе ТК, приводят в движение упругую
металлическую мембрану. В этом случае ТК работает как микрофон - когда
мембрана колеблется, она тем самым изменяет поле постоянного магнита,
а это, в свою очередь, вызывает электрические колебания (переменный
ток), которые передаются по проводам. На другом конце провода ТК
работает уже как телефон: переменный ток, протекая по виткам
электромагнитных
катушек, создает вокруг них переменное магнитное поле, усиливающее или
ослабляющее
поле постоянного магнита. При этом изменяется сила притяжения мембраны
к магниту и она начинает вибрировать в такт с колебаниями переменного
тока
(т.е. в такт со звуковыми волнами, которые поступают в микрофон).
Вибрация
мембраны вызывает колебания частиц воздуха, т.е. создаются звуковые
колебания,
точно такие же, что и на другом конце провода, где работает микрофон.
Если у Вас найдутся два ТК, Вы можете собрать эту схему - если длина
телефонной линии будет небольшой - она будет работать.
Правда громкость звука будет очень маленькой - что-либо расслышать
будет очень трудно. Да и вести переговоры будет неудобно - сначала
нужно поднести ТК ко рту и что-нибудь сказать, затем поднести к уху
и выслушать собеседника и т.д. Поэтому для полноценной связи следует
в схему ввести микрофон. Микрофон должен быть угольным - от дискового
ТА.
Но прежде чем рассмотреть эту схему, придется таки разобраться с
устройством
угольного микрофона.
На этом рисунке представлена конструкция одного из первых микрофонов.
И хотя конструкции современных угольных микрофонов немного отличаются
от этой, принцип действия остается прежним. Вот этот принцип действия
мы сейчас и рассмотрим.
Что мы видим на рисунке? Источник постоянного тока подключен с одной
стороны к металлической мембране, а с другой - к металлическому же
корпусу. Полярность в данном случае роли не играет. Между мембраной и
корпусом установлена прокладка из изоляционного материала, поэтому
мембрана
контактирует с корпусом только через угольный порошок.
Пока мембрана неподвижна (перед микрофоном не возникают звуковые волны),
в цепи, соединяющей батарею и микрофон, протекает постоянный
электрический
ток. Величина тока зависит от сопротивления угольного порошка.
Сопротивление может быть несколько десятков или сотен Ом - в
зависимости от марки микрофона. Когда мы говорим в микрофон, то создаем
колебания, которые приводят мембрану в движение - она начинает то более
плотно
прижиматься к корпусу, то наоборот - отходить от него. Когда мембрана
прижимается, она увеличивает давление на угольный порошок, и его
сопротивление
уменьшается, а ток в цепи увеличивается. Когда мембрана отходит от
корпуса, то давление на порошок уменьшается и его сопротивление
увеличивается, а ток уменьшается.
Получается, что вибрирующая мембрана
преобразует постоянный ток в пульсирующий (ток то увеличивается, то
уменьшается).
Этот ток содержит как постоянную (I0), так и
переменную
(i) составляющие (см. график). Переменная составляющая
представляет
собой переменный электрический ток, который изменяется с такой же
частотой
и по тому же закону, что и звуковые колебания. Если в эту цепь
последовательно
включить ТК, то переменный ток будет преобразован в звуковые колебания. А
как это
происходит мы уже знаем.
Теперь осталось только собрать схему телефонного соединения:
Это уже полноценное телефонное соединение. Именно по такой схеме
включают
свои трубки связисты, когда "прозванивают" кабель. Батарея питания
обязательна,
т.к. угольный микрофон без источника тока работать не будет. Но
потребяет
эта схема не очень большой ток. Одной "пальчиковой" батарейки на 1,5 В
достаточно, чтобы обеспечить связь на несколько десятков и даже сотен
метров (расстояние зависит от качества телефонной линии). Полярность
включения батареи также не играет роли, но ток должен быть обязательно
постоянным. Можно вместо батареи включить какой-нибудь блок питания
постоянного тока. Но если фильтрация напряжения окажется недостаточной,
то в телефонах будет слышен сильный фон переменного тока (50 Гц) и
качество
связи будет плохим.
Вы наверно заметили, что в внутри обозначения микрофона нарисован
маленький кружок. Этот кружок как раз и означает, что микрофон угольный.
- Для любопытных
В современных ("кнопочных") ТА угольные микрофоны
практически не применяют.
Однако в стране работают еще очень много старых телефонов, с которыми
их владельцы не могут никак расстаться - у кого-то нет денег, а кто-то
просто боится современной техники. Я, например, так и не смог убедить
своих родителей в том, что кнопочный телефон удобнее, проще и надежнее.
Со своим старым добрым "ТА-72" они никак не хотели расставаться.
Пришлось
подарить им "Panasonic" на Новый год. Но вернемся к угольным микрофонам.
Основное их преимущество перед остальными - это достаточно мощный
выходной сигнал. Это позволяет обойтись без усилителей - схема ТА
упрощается. В древние времена, когда усилители были ламповыми, это
было действительно актуально. Но сейчас, когда микрофонный усилитель
практически не занимает места, почти не потребляет ток и так же мало
стоит, это преимущество свелось на нет. Зато остался главный недостаток -
недолговечность угольных микрофонов. Правда, это в значительной степени
зависит от условий эксплуатации. Дело в том, что во время работы звонка
телефона, напряжение в линии составляет около 110 В (переменное). Если
снять трубку во время звонка, то это напряжение попадает на все
детали ТА, в том числе и на микрофон. И если остальным деталям это
"по барабану", то для микрофона все проходит не так безболезненно.
Конечно, сразу же он не "сгорит". Но постепенно (если вы постоянно
будете
снимать трубку во время звонка) под воздействием высокого напряжения
угольный порошок спекается и превращается в гранулы. Эти гранулы уже
не способны обеспечить стабильный контакт между мембраной и корпусом,
значит, сопротивление будет меняться, даже если перед микрофоном
не возникают звуковые колебания. К тому же (в "запущенной стадии")
гранулы будут перекатываться внутри микрофона, т.к. в результате
спекания порошка будут образовываться пустоты. Все это приведет к
посторонним шумам, которые со временем перерастут в жуткий треск.
В конце концов, придется менять микрофон, т.к. разговаривать будет
невозможно. Какие выводы из этого можно сделать? Во-первых, если
вы решили покупать новый телефон - берите "кнопочный" (Только не
китайский. И
будьте внимательны - некоторые российские фирмы до сих пор выпускают
"кнопочные" телефоны с
угольными микрофонами). Ну а если ваш дисковый телефон вам дорог как
память -
никогда не снимайте трубку во время звонка - только в паузах между
звонками. Тем более что снятие трубки во время звонка не ускорит
телефонное соединение - АТС все равно будет выдавать звонок положенное
время,
и только потом осуществит соединение. При этом 110 вольт будут долбить
не звонок,
который на это рассчитан, а радиодетали вашего телефона. А если звонящий
не дождался и положил
в это время трубку, то соединение все равно не произойдет.
Ну что же, продолжим. Мы уже можем осуществить телефонную связь с
удаленным
объектом. Однако, чтобы собрать более или менее настоящий ТА, нам
необходимы,
как минимум, еще три элемента. Это номеронабиратель (НН),
звонок и рычажный переключатель (РП).
Рычажный
переключатель -
это просто группа контактов, которые переключаются, если трубку снять
или
положить. Его работу понять нетрудно - стоит только посмотреть схему.
А вот принципы действия НН и звонка рассмотрим подробнее. Начнем с более
простого:
Как видно из рисунка, принцип действия звонка напоминает работу
телефонного капсюля: на катушку подается переменное напряжение, под
действием которого магнитный поток в сердечниках катушек меняется по
величине
и направлению. В результате то один, то другой сердечник получает
дополнительное намагничивание и притягивает к себе якорь. Боек,
расположенный на конце якоря, попеременно ударяет по чашкам. Вот и все.
Когда-то очень давно номеронабирателей не было. Абонент просто снимал
трубку и ждал, когда ему ответит телефонистка. А потом ждал когда
телефонистка вручную соединит его с требуемым номером. Но телефонов
становилось все больше и пришлось человечеству изобрести автоматическую
телефонную станцию (АТС). А вместе с ней и номеронабиратель -
устройство для набора номера.
Если у вас нет проблем с анимацией, то Вы уже представили, как
происходит
набор номера. Видеоролик конечно упрощенный - художник-мультипликатор из
меня неважный.
Но принцип работы верный. Поясню:
- Набор цифры происходит следующим образом: мы вращаем диск, доводя
кружок с выбранной цифрой до упора, затем отпускаем диск. На обратном
пути
диск приводит в движение круг с углублениями. Когда выступ на упругой
контактной пластинке попадает в углубление, то контакты размыкаются.
Количество
размыканий зависит от выбранной цифры (в нашем случае контакты
размыкаются
4 раза). Цифра 0 - это 10 размыканий.
- АТС подсчитывает количество размыканий (именно размыканий,
а
НЕ замыканий). Таким образом АТС определяет, какую цифру вы набрали на
своем
телефонном аппарате.
Этот способ набора номера называется импульсным. Существуют и
другие способы набора номера (например, тональный). Но в нашей
стране этот способ применяется очень редко (в основном для удаленного
доступа к факсам, автоответчикам и т.п.). И хотя современные АТС могут
работать в обоих режимах - как в тональном, так и в импульсном, обычно
они включены именно в импульсный режим, т.к. в нашей стране еще очень
много дисковых ТА. Да и "кнопочные" ТА не всегда поддерживают
возможность
тонального набора номера.
- Для любопытных
Как Вы наверняка догадались - набрать номер можно и без
номеронабирателя.
Ведь разомкнуть телефонную линию можно и рычажным переключателем.
Конечно, это не так удобно, но если НН вышел из строя, а позвонить
нужно, то это - выход из положения. Чтобы, например, набрать ту же
цифру 4, нужно четыре раза подряд резко нажать на рычаг. Пауза между
набором
цифр должна быть не менее 0,65 с. и не более 10 с. И хотя АТС
предъявляет
довольно строгие требования к частоте следования импульсов, на практике
она обычно принимает и не очень "правильные" импульсы. АТС требует,
чтобы
частота импульсов была около 10 импульсов в секунду. Десять раз за одну
секунду нажать на рычаг несложно. Но подсчитать количество нажатий при
такой скорости
будет непросто. Поэтому нажимать на рычаг можно не так быстро - 4-5
импульсов
в секунду. Большинство АТС при этом правильно определят набранный номер.
Учтите, что не все "кнопочные" телефоны позволят Вам набрать номер таким
образом. Большинство таксофонов (даже дисковых) также трудно заставить
набирать номер с помощью рычага - из-за большой инерции последнего
трудно уложиться даже в 5 импульсов в секунду.
Теперь мы знаем достаточно, чтобы собрать почти настоящий телефон.
Вот его схема:
Схема достаточно простая, поэтому вы в ней легко разберетесь. Тем более,
что
работу ее элементов мы подробно изучили. И все же стоит сделать
кое-какие
пояснения:
- Пока трубка лежит на рычагах, разговорный тракт отключен от линии -
линия свободна. Напряжение линии около 60 вольт - это зависит от типа
АТС.
И хотя на схеме указана полярность - на самом деле полярность здесь роли
не
играет, можно подключать ТА как угодно.
- Допустим, кто-то позвонил на этот номер. Тогда АТС подает
вызывной
сигнал - переменное напряжение около 110 В (также зависит от типа АТС).
Линия занята.
Т.е. если в этот момент кто-нибудь еще позвонит на этот номер, то он
услышит
короткие гудки - сигнал "занято". Хотя трубку на данном аппарате еще
никто
не снял. Поэтому не спешите обвинять свою подружку в том, что она
только что с кем-то болтала, а вам не захотела отвечать. Вполне
возможно,
что ее просто не было дома, а в это время кто-нибудь ей звонил. Бывают
люди, которые звонят до упора, "точно зная", что кто-то дома есть.
Правда,
современные АТС перестают подавать вызывной сигнал, если через 1,5-2
минуты
никто не снимет трубку. В паузах между звонками напряжение принимает
значение 60 В (постоянное).
- Но вот мы сняли трубку. АТС это поняла и соединила нас с
вызывающим
абонентом (если он к этому времени не положил трубку). Напряжение линии
при этом становится 10-20 В. Величина напряжения зависит от типов АТС и
телефонного аппарата.
- Когда трубку кладут на место, АТС освобождает линию - линия
снова
свободна (напряжение 60 В) - даже если абонент на другом конце провода
трубку не положил.
Отдельно рассмотрим цепь звонка НА1. Как Вы видите, здесь появляется
дополнительный элемент -
конденсатор С1. Зачем он нужен? А дело в том, что конденсатор
практически
не пропускает постоянный ток, поэтому когда трубка лежит на рычагах,
то линия остается НЕ ЗАМКНУТОЙ, т.е. свободной. Если конденсатор убрать,
то линия замкнется через катушку звонка и АТС "подумает", что сняли
трубку,
и никто к Вам не дозвонится. Ну, а переменный ток конденсатор пропускает
почти без потерь ("потери" зависят от емкости), поэтому вызывному
сигналу
конденсатор не помеха. Остается добавить, что в цепь звонка обычно
устанавливают
конденсаторы 1 мкФ, 160 В.
- Для любопытных
Когда сотрудники АТС измеряют характеристики телефонной
линии,
то по емкости этой линии они могут довольно точно определить, сколько
телефонных аппаратов к ней подключено. Официально разрешается подключать
не более двух ТА (и даже для этого, по идее, нужно обращаться на АТС
за разрешением; если и разрешат - абонентская плата возрастет процентов
на 30-40). Но мы ведь живем в России. Поэтому к линии обычно
без всяких разрешений подключают телефонов сколько захотят. На заводе,
где я когда-то работал, на городских линиях "висело" по 5-6 телефонов.
Вообще-то это неправильно. Во-первых, растет потребление электроэнергии
(за которую платит АТС). Во-вторых, увеличивается нагрузка на АТС.
Да и качество связи ухудшается. Помните, что конденсатор хорошо
пропускает
переменный ток? А что такое электрические сигналы, в которые
преобразуется разговорная речь?
Вот именно - переменный ток. И чем больше будет подключено к линии
телефонов, тем больше будет их общая емкость (подключаются то
параллельно).
А это значит, что громкость сигнала будет меньше. И какие из этого
выводы? Если уж Вам сильно необходимо подключить параллельный ТА,
то отключите у него звонок (не регулятором громкости, а разберите ТА
и отключите один из проводов, идущих на звонок и не забудьте
заизолировать
отключенный провод).
Но и это еще не все. Вы наверняка знаете, что схемы реальных ТА более
сложные. Так зачем же "огород городить", если и эта простецкая схемка
прекрасно работает. Да в том то и дело, что не совсем прекрасно.
У нее есть один маленький недостаток - так называемый "местный эффект".
Что это за зверь? А это когда Вы говорите в микрофон, но слышит Вас не
только собеседник, но и Вы сами. Конечно, это не смертельно, но
промышленные предприятия в борьбе с конкурентами не могут себе
позволить потерять клиентов из-за такой ерунды. Поэтому разговорный
тракт промышленных ТА строится по "противоместной схеме". Но об этом
позже.
А сейчас, пожалуй, закончим повествование об общих вещах, и перейдем
к теме, к которой мы так долго подбирались:
Для начала определимся, какие инструменты нам потребуются:
- Отвертки. Желательно иметь хотя бы две - "под крест" и
обычную.
Но в крайнем случае можно обойтись и обычной.
- Бокорезы. Желательно небольшого размера. Можно, конечно,
зачищать
изоляцию и отрезать провода ножом, но в большинстве случаев это не так
удобно.
- Паяльник. Мощность 25-40 Вт.
- Стирательная резинка (ластик). Не удивляйтесь - потом
объясню,
для чего она нужна.
- Спирт. Если вы собираетесь профессионально заняться
ремонтом,
то без спирта обойтись будет трудно (даже если Вы не хронический
алкоголик).
- Мультиметр. Желательно иметь какой-нибудь простенький
мультиметр
(хотя бы китайский). Хотя 95% неисправностей дисковых ТА можно устранить
и без него.
- Опыт. А это если у Вас нет мультиметра, и Вам попалась
как раз
та подлая неисправность из оставшихся 5%. В этом случае Вам поможет
только
практический опыт - "сын ошибок трудных".
Иногда бывают необходимы надфиль или мелкая наждачная бумага.
Ну а теперь поговорим о главном инструменте связиста - телефонной
трубке. Такие трубки выпускаются
промышленностью. Но, честно говоря, за 15 лет работы в телефонии, я
видел промышленный вариант только один раз. Практически все связисты
изготавливают для себя трубки сами. Ниже приведен один из вариантов
схемы такой "трубы"
(почти "мобила"):
Это такой маленький телефонный аппарат, только без звонка. Хотя,
конечно,
можно смастерить и звонок, но в этом нет особой необходимости.
Номеронабиратель
прикрепляется к трубке в удобном для Вас месте. На схеме буквами НН
обозначены
импульсные контакты.
- Примечание
Если Вы еще не догадались, как найти на номеронабирателе
импульсные контакты, даю подсказку: у старых советских НН был
единый стандарт - провода, идущие к импульсным контактам имели желтый
и красный цвет. Сейчас этого стандарта не придерживаются - у каждой
фирмы
своя расцветка. А у импортных и раньше так было. Поэтому для верности
следует набрать, например, цифру 4, и посмотреть, какие контакты
разомкнутся четыре раза при обратном ходе диска. (Только не набирайте 1 -
вспомогательные контакты тоже хоть один то раз разомкнутся).
Выключатель SB - любой микропереключатель. Без него
можно обойтись, но тогда придется для "отбоя" каждый раз отключаться от
линии,
а это не всегда удобно. На концах проводов устанавливаются "крокодилы".
Если Вы не собираетесь профессионально заниматься ремонтом телефонов или
телефонных
линий, то нет смысла тратить время на изготовление такой трубки. Для
проверки
цепей ТА достаточно иметь рабочую линию и исправный ТК.
А теперь можно поговорить о ремонте. Для примера я выбрал телефонный
аппарат "ТА-72". Довольно распространенный в свое время. Все дисковые
телефоны собраны по похожим схемам. Поэтому, если Вы досконально
разберетесь с каким-нибудь одним, то и остальные вам будут "по плечу".
Для начала рассмотрим схему настоящего аппарата:
Итак, трубка лежит на месте. Цепи, которые подключены к линии, выделены
красным цветом. Обратите внимание на перемычку, замыкающую контакты
2 и 3 - если ее убрать, то звонок работать не будет.
Но вот трубку сняли. Контакты рычажного переключателя S1 приняли
соответствующее положение: контакты 2 и 3 разомкнулись, а 2 и 1
сомкнулись, тем
самым подключив разговорный тракт, который выделен красным цветом, к
телефонной линии. Одновременно разомкнулись контакты S1 7 и 6, отключив
от линии звонок. А контакты 5 и 6 замкнулись, подключив к контактам НН
искрогасящий контур (об этом позже). Разговорный тракт в этом ТА собран
по компенсационной противоместной схеме. Ее работу мы рассматривать не
будем.
Только коротко поясним назначение деталей. Трансформатор Т, резистор R2 и
сонденсатор С2 - это и есть противоместная схема. Диоды VD1 и VD2 - это
так называемый фриттер - схема защиты слуха от аккустических
ударов.
Переходим к режиму набора номера. На рисунке красным цветом выделены
элементы, которые непосредственно участвуют в наборе номера. При
повороте
диска контакты номеронабирателя (S2) 3 и 4, а также 1 и 2 замыкаются.
Контакты 3 и 4 подключают импульсные контакты НН (7 и 6) непосредственно
к
телефонной линии, а контакты 1 и 2 блокируют ТК, для того, чтобы
импульсы
набора номера не были слышны в трубке. После того, как импульсы набора
поступят в линию (на рисунке набрана цифра 3 - в линию проходят 3
импульса),
контакты 3-4 и 1-2 снова размыкаются (диск вернулся в исходное
состояние).
К линии подключается разговорный тракт. Если номер набран полностью, то
в трубке слышны длинные гудки - сигнал посылки вызова по набранному
номеру
(если он свободен). Ну и так далее...
Стоит упомянуть искрогасящий контур (его элементы выделены зеленым
цветом).
Зачем он нужен? Как Вы видите, при повороте диска, телефонная линия
замыкается. Фактически происходит короткое замыкание - хотя, конечно,
это не то же
самое, что замыкание сети 220 В, но все-таки ток в этот момент по цепи
протекает весьма значительный. Поэтому при размыкании цепи (во время
набора номера)
импульсные контакты будут сильно искрить, а это приведет к быстрому
загрязнению контактов - контакты перестанут нормально работать, и
номеронабиратель будет выдавать в линию неверные "цифры". Чтобы избежать
всех этих неприятностей, в схему введен искрогаящий контур. Это RC-цепь,
которая рассчитывается по довольно
сложным формулам, которые мы здесь приводить не будем (честно говоря,
я их и не помню уже). Но главный вывод, который вы должны из всего этого
сделать, следующий: если при наборе номера контакты очень сильно
искрят -
ищи неисправность в искрогасящей цепи.
Продолжение во второй части |
Всего: 5499
