2.1 Телефонные аппараты общего и специального назначения

На железнодорожной телефонной сети применяются телефонные аппараты общего применения: (с усилителями, с тастатурным набором), и специального назначений (для подвижных объектов и др.). Телефонные аппараты классифицируются по следующим при­знакам: назначению, способу питания микрофонов, типу телефон­ных станций, для которых они предназначены, способам включения разговорных и вызывных приборов, виду применяемых вызывных сигналов, конструктивному оформлению.

По назначению различают аппараты общего пользования, к которым относятся обычные ТА, аппараты специального назначения: для оперативно-технологической связи, шахтные (взрывобезопасные), полевые, ТА с дополнительными автоматическими устройствами для набора номера, громкоговорящего приема и др. По способу электропи­тания микрофонов ТА под­разделяются на аппараты систе­мы МБ, аппараты системы ЦБ и безбатарейные. Последние при­меняются главным образом в полевых условиях; в них вместо угольных микрофонов используются электромагнитные или элект­родинамические микрофоны.По типу станций, для включения в которые ои пред­назначены, различают ТА РТС и ТА АТС. Последние имеют номе­ронабиратели.

По способу включения разговорных приборов ТА подразделяются на аппараты с постоянной схемой включения разговорных приборов, которая не изменяется при пе­реходе от передачи речи к приему и обратно (к ним относятся ап­параты общего пользования, применяемые на сетях местной теле­фонной связи), и аппараты с переменной схемой включения разго­ворных приборов, характеризующиеся тем, что при передаче речи к схеме аппарата подключается цепь микрофона, а при приеме — цепь телефона . Эти переключения осуществля­ются клапаном (тангентой) КМТ. ТА с переменной схемой приме­няются в групповой технологической связи.

По способу включения вызывных приборов раз­личают аппараты:

с включением вызывных приборов ВП в абонентскую линию Л. При этом ВП отделены от разговорных прибо­ров ПР контактами рычажного переключателя РП. Их применя­ют для телефонной связи системы МБ и ЦБ;

с организацией цепи звонка Зв по отдельным проводам, кото­рая замыкается приемником вызова ВП при поступлении сигнала вызова . Они применяются в оперативно-технологиче­ской связи.

По виду применяемых вызывных сигналов раз­личают аппараты:

с вызовом переменным током частотой 25...50 Гц; приемником вызова в таких аппаратах служит поляризованный звонок пере­менного тока. Они наиболее распространены для системы общего пользования и применяются в системах ЦБ и МБ;

с вызовом постоянным током, в которых приемником вызова является звонок постоянного тока. Такие аппараты изготовляют преимущественно системы МБ и применяют в оперативной техно­логической связи;

с тональным вызовом, в которых для вызова используется ток тональной частоты 300 ... 500 Гц, а приемником вызова является те­лефон или громкоговоритель, вмонтированный в аппарат.

По конструктивному оформлению аппараты под­разделяются на стационарные (настольные, настенные и комбини­рованные) и переносные. Кроме того, некоторые специальные теле­фонные аппараты имеют особую конструкцию, обеспечивающую вы­полнение дополнительных требований: взрывобезопасность, влаго-защищенность и др.

Требования, предъявляемые к телефонным аппаратам: вы­сокое качество приема и передачи вызывных и разговорных сигна­лов, надежность в работе, удобство пользования, эстетичность кон­струкции, технологичность производства.

2.1.1 Общие принципы телефонной связи

Рассмотрим кратко, каким образом осуществляется коммутация телефонных линий в городских АТС. С 1876 г., когда шотландец А.Г.Белл изобрел первый в мире двухпроводный телефон, принцип телефонной связи не претерпел существенных изменений.

Схема организации телефонной связи между двумя абонентами показана на рис. 8. Ток питания телефонных аппаратов El, Е2 про­ходит через дроссели L1 и L2. Дроссели необходимы для того, чтобы не происходило замыкание разговорного (переменного) тока через источник питания постоянного тока U,1MT, внутреннее сопротивление которого очень мало и составляет доли ома. Источник постоянного тока принято называть центральной батареей (ЦБ). Дроссели L1 и L2 имеют относительно небольшое сопротивление постоянному току (обычно не более 1 кОм). Индуктивность дросселей достаточно вели­ка и в диапазоне частот разговорных токов (300...3500 Гц) создает столь значительное

сопротивление разговорному (переменному) то­ку, что он практически не ответвляется в ЦБ и протекает в контуре между аппаратами Е1 и Е2. На АТС в качестве дросселей обычно ис­пользуются обмотки двухобмоточных реле, причем эти реле одно­временно служат для получения сигнала о вызове станции абонентом и сигнала окончания разговора (отбоя). Индуктор формирует переменное вызывное напряжение часто­той 16...50 Гц, которое приводит в действие вызывное устройство нужного телефонного аппарата.

Коммутация абонентов первоначально выполнялась на АТС вручную, затем стали использовать шаговые искатели, а в настоящее время коммутация

Рисунок 7-Схема установления телефонной связи между двумя абонентами

осуществляется квазиэлектронным или электрон­ным способом. Устройства коммутации АТС управляются импульса ми постоянного тока, которые создаются номеронабирателем теле­фонного аппарата при наборе абонентом цифр номера вызываемого абонента.

Рисунок 9 иллюстрирует простейший принцип установления сое­динения на АТС Телефонный аппарат первого абонента Е1 подклю­чен к ЦБ (UnvfT) через обмотки двухобмоточного реле К1. При сня­тии первым абонентом микротелефонной трубки аппарата Е1 реле К1 срабатывает и контактами К 1.2 подает питание на обмотку реле К2. Это реле устроено таким образом, что

отпускание якоря проис­ходит не сразу после снятия напряжения с его обмотки, а с некоторой задержкой (в данном случае эта задержка составляет около 0,1 с). Контакты реле К2.2 подготавливают цепь питания шагового искате­ля КЗ. При наборе абонентом Е1 номера вызываемого абонента цепи питания обмоток реле К1 будут прерываться контактами номерона­бирателя телефонного аппарата Е1 (это происходит при возвратном движении диска номеронабирателя). Контактами К 1.1 подаются им­пульсы питания на обмотку шагового искателя КЗ соответственно цифре номера вызываемого абонента. По окончании вращения диска номеронабирателя телефонного аппарата Е1 контакты шагового ис­кателя

Рисунок 8-Схема иллюстрирующая простейший принцип соединения на АТС

соединят линию вызывающего абонента с линией вызываемо- * го, после чего абоненты смогут вести разговор.

Когда по окончании разговора абонент положит микротелефон­ную трубку на аппарат Е1, реле К1 отпустит, его контакты К 1.2 ра­зомкнут цепь питания реле К2, которое спустя 0,1 с также отпустит. При этом шагового искателя КЗ. Контакт КЗ.4 скользит по сплошной ламели шагового искателя и разомкнётся только тогда, когда шаго­вый искатель придет в исходное состояние. Контакт КЗ.З — это само-прсрывающий контакт шагового искателя, который прерывает цепь питания обмотки шагового искателя при притяжении якоря к сердсч­нику. Благодаря этому контакту на обмотке КЗ формируется серия импульсов, которые последовательно через контакты К2.1, КЗ.4 и КЗ.З будет подано питание на обмотку устанавливают контакты К3.1 и КЗ.2 в исходное положение. Чёткость

работы абонентских реле и шагового искателя зависит от времени размыкания

контактов номеронабирателя, которое не должно превышать 0,1 с. В противном случае при размыкании кон­тактов К1.2 реле К2 не сможет удержать якорь, и соединения не про­изойдет. Поэтому параметры номеронабирателей телефонных аппа­ратов должны соответствовать следующим требованиям:

частота импульсов номеронабирателя 10±1 имп/с;

период повторения импульсов 0,95...0,105 с;

пауза между сериями импульсов не менее 0,64 с;

4) отношение времени размыкания к времени замыкания им- пульсного контакта номеронабирателя, называемое импульсным ко- эффициентом, в зависимости от типа АТС 1,3..Л,9.

Центральная батарея АТС осуществляет питание линий абонен­тов постоянным напряжением ипит - 60 В. При снятии микротеле­фонной трубки телефонного аппарата линия АТС оказывается на­груженной на внутреннее сопротивление телефонного аппарата, в результате напряжение на зажимах линии падает до 10...20 В (в за­висимости от удаленности абонента от АТС и типа применяемого ап­парата). Внутреннее сопротивление телефонного аппарата при сня­той трубке может составлять 200...800 Ом, а рабочий (разговорный) ток через аппарат — 20...40 мА. Приведенное к гнездам абонента со­противление АТС, которое включает сопротивления линии, обмоток реле К1 (см.рис. 8) и внутреннее сопротивление центральной бата­реи, может составлять от 600 Ом до 2 кОм.

Для телефонного аппарата с дисковым номеронабирателем набор номера абонента осуществляется следующим образом: при вращении диска по часовой стрелке до пальцевого упора контакты номерона­бирателя замыкают линию, а при возвратном вращении линия размыкается такое число раз, которое соответствует набранной цифре. На рис. 10 показана временная диаграмма работы телефон­ного аппарата. В качестве вызывного сигнала на АТС используется переменное напряжение 80... 120 В частотой 16...30 Гц. В устрой-

ствах телефонной связи, описанных в книге, применяют два способа соединения линий телефонных аппаратов:

Рисунок 9-Временные диаграммы, характеризующие параметры линии АТС при различных состояниях ТА

В устройствах параллельное и последовательное (рис. 11).

Схема с параллельным соединением телефонных аппаратов была рассмотрена выше (рис. 8). Отличие схемы, приведенной на рис. 11,а, состоит в том, что вместо двух катушек индуктивности включен ста­билизатор тока СТ, т.е. двухполюсник, ток через который сохраня­ется неизменным при изменении параметров внешней цепи в опре­деленных пределах. В любом случае справедливо соотношение \\ + I2 = I = const, поэ­тому изменение тока в цепи а с параллельным соединением ТА, б- с последовательным соединением ТА первого абонента вызывает точно такое же изменение тока в цепи второго абонента, но с противоположным знаком. При этом обеспечивается максимально возможная громкость разговора. Практически в переговорных устройствах вместо стабили­затора тока можно использовать резистор сопротивлением 1...5 кОм, однако следует учесть, что при этом громкость разговора несколько снизится.

На рис 11,б приведена схема последовательного соединения теле­фонных аппаратов. При таком соединении разговорный ток одного аппарата полностью протекает через второй аппарат, что обеспечи­вает максимально возможную

Рисунок 10-Схема соединения линий телефонных аппаратов:

громкость разговора (при данных ус­ловиях).

Следует заметить, что в городских АТС последовательный способ соединения линий телефонных аппаратов не используется из-за сложности коммутации аппаратов.

2.1.2 Общие сведенья о телефонном аппарате

Телефонный аппарат (ТА) предназначен для передачи и приема вызывных и разговорных сигналов и содержит вызывные, разго­ворные и коммутационные устройства.

К вызывным устройствам относятся приборы посылки вызова и набора номера (индуктор, номеронабиратель) и приемники вызо­ва (звонки), к разговорным — микрофон и телефон, смонтирован­ные в микротелефонной трубке (микротелефоне), и телефонный трансформатор. В некоторых типах аппаратов разговорные прибо­ры дополняются усилительными устройствами. Микротелефон со­единяется со схемой аппарата трех- или четырехпроводным шну­ром. Телефонные трансформаторы служат для создания разговорной схемы телефонного аппарата, согласования его выходного со­противления с входным сопротивлением линии, а также для разде­ления цепи питания микрофона от цепи телефона , по­скольку наличие постоянного тока в цепи телефона может привести к насыщению его магнитной системы или ее размагничиванию. В аппаратах нашли применение трансформаторы и автотрансфор­маторы, имеющие от трех до пяти обмоток. К коммутационным устройствам телефонного аппарата относятся рычажный контакт­ный переключатель и в некоторых типах специальных аппаратов, например для оперативной технологической железнодорожной свя­зи, — кнопки.

Рычажный контактный переключатель РП управ­ляет включением разговорных ПР и вызывных ВП приборов таким образом, чтобы при положенном на рычаг микротелефонев линию были включены вызывные приборы ВП, а при снятом с рычага микротелефоне — разговорные приборы ПР.

В специальных аппаратах оперативно-технологической связи в рукоятке микротелефона монтируются группы контактных пружин и нажимная клавиша (тангента) для их коммутации. Эти контакт­ные группы используются для переключения разговорных устройств во время передачи и приема речи.

2.1.3 Функциональные узлы телефонного аппарата

Кроме преобразования звуковых колебаний в электрические сигналы и обратного преобразования электрических сигналов в звуковые, телефонный аппарат в системе связи должен передавать и принимать вызывные сигналы, а также подключать разговорные приборы к линии связи.

Для этого в схему любого телефонного аппарата должны входить коммута-

ционные и вызывные устройства. К вызывным устройствам относятся приёмник

Пр.В и передатчик Пер.В вызова. Разговорные приборы Раз.П аппарата подк-лючаются к цепи рычажным переключателем S. Кроме того, каждый аппарат содержит вспомогательные элементы.

Разговорные приборы:

Наибольшее распространение получили угольные микрофонные капсюли

МК-10 и МК-16, предназначенные для преобразования звуковых колебаний в электрические сигналы.

Телефонный капсюль предназначенный для обратного преобразования ТК-67 имеет более равномерную частотную характеристику в сравнении с кап-

сюлями ТА-4 и ТК-47. Капсюли выпускают с сопротивлением 80 Ом для аппаратов МБ и сопротивлением 180 Ом для всех других аппаратов.

Рисунок 11 – Структурная схема телефонного аппарата

Микротелефон представляет собой конструктивное соединение микро-фонного и телефонного капсюлей.

Трансформатор в телефонном аппарате служит для связи отдельных элементов разговорной части схемы и согласования их сопротивлений с входным сопротивлением линии. В современных телефонных аппаратах применяются низкочастотные трансформаторы преимущественно с тремя обмотками: линей-ной, балансной и телефонной.

Вызывные приборы:

Звонок в телефонном аппарате служит для приема сигнала вызова. Поляри-зованный звонок имеет регулятор громкости, рифленый маховичок которого выведен наружу снизу основания. Которым ограничивается ход якоря бойка. В некоторых аппаратах добавочно установлено оптическое (неоновая лампа) вызывное устройство.

Индуктор в телефонных аппаратах системы МБ с индукторным вызовом

• служит источником вызывного тока. Он представляет собой маломощный генератор переменного тока, приводимый в действие от руки. При скорости вращения ручки 3 об/с индуктор вырабатывает переменный ток частотой 18 Гц, развивая напряжение 65 В.

Номеронабиратель предназначен для набора номера. Во время его работы создаются импульсы постоянного тока, которые управляют приборами АТС для соединения с аппаратом вызываемого абонента. Номеронабиратели бывают дисковые и кнопочные. Для исключения влияния на набор номера разговорных приборов и слышимости щелчков во время набора, в нем предусмотрена пара контактных пружин, которые шунтируют разговорные приборы во время посылки вызова.

Кнопочные (тастатурные) номеронабиратели обеспечивают большую на-дежность действия и позволяют сократить время набора номера. Электрическая схема кнопочных номеронабирателей выполняется на современной элементной базе.

Коммутационное устройство представляет собой рычажный переключатель предназначенный для подключения к линии разговорных приборов. Когда микротелефон находится на телефонном аппарате, к линии подключен только

приемник вызова Пр.В. При снятии микротелефона рычаг под действием пружины поднимается, подключая к линии разговорные приборы Раз.П и цепи передатчика вызова Пер.В. Передатчик вызова (индуктор или номеронабиратель) подключаются к линии при замыкании в них соответствующих контактов.

Вспомогательные элементы:

Розетки телефонные служат для соединения телефонного аппарата с линией абонентской. Выпускаются постоянного подключения (2-,4-,5- контактные) и безобрывные с конденсатором.

Фриттер – ограничитель амплитуд служит для предохранения уха абонента от акустических ударов, возникающих вследствие резкого увеличения звукового давления, развиваемого телефоном при повышенных импульсах напряжения. Его подключают параллельно обмотке телефонного капсюля. Сопротивление фриттера зависит от подведенного к нему напряжения. Чем больше напряжение, тем меньше его сопротивление. Фриттер шунтирует большое напряжение, исключая перегрузку. В качестве его применяют полупроводниковые диоды, включенные параллельно навстречу друг другу, и некоторые типы варисторов.