Блок прямой связи — это устройство, которое связывает между собой телефонные аппараты (ТА) двух абонентов. В качестве ТА можно использовать прямые телефоны, которые в своём составе содержат разговорный узел (РУ) и вызывное устройство (ВУ). Можно использовать и телефонные аппараты, в которых присутствует наборное устройство, как исправное, так и не исправное.
Блоки прямой связи в промышленности используются давно, к примеру: директор – секретарь, начальник – подчинённый, председатель – конюшня (из кинофильма «Волга – Волга»).
В радиолюбительской литературе периодически появляются схемы БПС, смотрите список литературы в конце статьи.
Все они по схемотехнике похожи: блок питания, два-три реле, один–два генератора (или ни одного). При этом блоки имеют повышенные габариты и иногда шум.
В моей практике, однажды, попалась схема БПС, которая была реализована у директора и его секретаря на одной маленькой фирме. Собрана она была на базе двух стандартных ТА с номеронабирателями. В каждый ТА была встроена плата звонка зарубежного аппарата с пьезокерамическим излучателем и кнопка вызова. Вообще-то, эту плату и кнопку можно было выполнить в небольшом устройстве рядом, чтобы не портить корпус ТА. Работать с этим БПС было не совсем удобно, но люди быстро привыкали (смотрите рис.1)..
БПС директора и секретаря. Схема
Мной разработан БПСэ, который имеет малые габариты и абсолютно бесшумен. Таких высоких эксплуатационных характеристик удалось добиться, применив в БПСэ диодный электронный ключ (ДЭК):
БПСэ. Схема
VT1, VT9, R4 и R17 – датчики состояния линии, сигналы, с которых попадают на вход логического устройства (ЛУ). На DD1 собрана схема логического устройства управления БПСэ. Это, можно сказать, мозг всего устройства. На DD2 собраны три генератора – 1”/1”, 400 и 40 Гц. Задающий работу генераторов 400 и 40 Гц генератор 1”/1” сделан не случайно – сигналы должны отличаться от сигналов городской АТС. Кроме резисторов и конденсаторов в схемах генераторов используется два транзистора VT10 и VT11, которые заменяют собой два логических элемента, чтобы не использовать лишнюю микросхему. Генераторы управляют ключами сигналов, реализованные на транзисторах VT3–VT4, VT6–VT7.
Схема сделана таким образом, чтобы в дежурном режиме потребляла минимум мощности, чтобы в последующих разработках её можно было бы питать от батарей.
Электронный диодный ключ собран на четырёх диодах VD5–VD8, двух резисторах R10 и R11, конденсаторе C3 и транзисторе VT5.
Для питания схемы БПСэ используется нестабилизированное напряжение примерно 60 В. В наших странах напряжение в телефонной линии 60 В, а вызывное напряжение — 110 вольт (16-50 Гц). В этой схеме в качестве вызывного тока используется (как и в линиях со спаренными ТА) половинное напряжение, что позволило добиться простоты схемы.
В БП используется трансформатор от старых сетевых калькуляторов (в которых используются люминесцентные индикаторные лампы, к примеру — Электроника МК-59). У таких трансформаторов две вторичные обмотки – накальная (3,5 В) и анодная (42 В). Анодная обмотка и используется в этом БПСэ. Напряжение со вторичной обмотки выпрямляется и фильтруется от фона переменного напряжения сети. На транзисторе VT13 собран электронный дроссель – такая схема позволяет на выходе получить напряжение без фона сети, который сильно раздражает при переговорах. Транзистор VT13 работает при полном насыщении, и поэтому на нём падает всего 0,6 В и соответственно, теплоотвод не требуется (хотя и можно поставить небольшой пластинчатый).
Диоды VD3, VD4, VD9, VD10, VD13 и варистор RU1 – это элементы защиты устройства при применении ТА с индуктивными ВУ, и при использовании длинных наружных линий связи.
Работает БПСэ таким образом. В начальный момент, когда трубки ТА находятся на рычагах, ключи датчиков закрыты и напряжение питания через резисторы R1 и R20 попадаюет на входы ЛУ. То есть, на выводах 1 , 5 и 6, 8 присутствуют лог. 1. На выв. 3 и 10 – лог. 1 которые запирают ключи VT2 и VT8. На выв. 11 присутствует лог. 0 который запирает ключ на транзисторе VT5, а так же запрещает работу генераторов собранных на микросхеме DD2. Транзисторы VT10 и VT11 находятся в насыщенном состоянии, так как на их базы подаются лог.1, но они не влияют на схему, потому что ключи на транзисторах VT2 и VT8 заперты и не дают нагрузок. Все ключи заперты, микросхемы находятся в статическом режиме и поэтому БПСэ потребляет мизерные токи, обусловленные работой трансформатора Т1 и стабилитрона VD14.
При поднятии трубки, к примеру на ТА1, ток потечёт от +60 В БП — R9 — РУ ТА — R4 и переход Б-Э транзистора VT1. Последний откроется и на выв. 1 и 5 DD1 появится лог. 0. Это приведёт к тому, что на выв. 10 появится лог. 0, который откроет ключ на транзисторе VT8, а также на выв. 11 появится лог. 1, которая разрешит работу генераторов и откроет ключ ДЭК.
При открытии ключа VT5 ДЭК закроется, то есть перестанет проводить через себя любые сигналы, хотя и перед этим он не мог проводить сигналы, так как через диоды VD5 и VD8 не проходил ток и они были заперты. Сейчас же, при том условии, что на катоде VD5 присутствует напряжение порядка 15 вольт (величина этого напряжения зависит от применённых ТА), а на аноде напряжение примерно 1,2 вольта (0,6 В на насыщение транзистора VT5 и 0,6 В на насыщение диода VD6), последний заперт и не проводит. Диод VD8 также заперт – на катоде в это время напряжение вызова меняется от +60 до +4 вольт (падение напряжения на резисторе R15 при открытом ключе VT7), а на аноде всё те же 1,2 вольта. ДЭК заперт и абонент находящийся у трубки ТА1 совершенно не слышит, что происходит у другого абонента. Но он слышит, что происходит, в своей трубке, а именно, открытый ключ VT8, через нагрузочный резистор R7, подвёл открывающее напряжение к базе ключа VT4, а работающий генератор на элементе DD2.3, резисторах R22 и R23, конденсаторе C4 и транзисторе VT10 «дёргает» к общему проводу через развязывающий диод VD2 с частотой примерно 400 герц. Уровень громкости тонального сигнала можно подрегулировать изменяя сопротивление резистора R8 (и R13 для другого абонента). У другого абонента, в это время, напряжение через открытый ключ VT8 и нагрузочный резистор R16 подводит открывающее напряжение к базе ключа VT7, а работающий генератор на элементе DD2.4, резисторах R24 и R25, конденсаторе C5 и транзисторе VT11 «дёргает» к общему проводу через развязывающий диод VD12 с частотой примерно 40 Гц. Так как в это время у второго абонента трубка лежит на рычагах, к его входным клеммам (ТА2) подключен звонок через конденсатор. И этот конденсатор перезаряжается по цепям: заряд — +60 В — R12 — схема звонка ТА2 — R17; разряд – R17 — схема звонка ТА2 — открытый VT7 — R15. Амплитуда на обмотке звонка примерно 70 В.
Если теперь и второй абонент поднимет трубку на ТА2, то VT9 откроется, на выв. 6 и 8 DD1 придёт лог. 0. На выв. 10 DD1 появятся лог. 1 которая закроет ключ VT8. На выв. 11 DD1.4 появится лог. 0, который запретит работу генераторов и запрёт ключ VT5.
И так, теперь трубки на ТА1 и ТА2 подняты, все ключи (кроме VT1 и VT9) заперты. РУ ТА1 (ТА2) запитывается по цепочке: +60 В — R9 (R12) — РУ1 (РУ2) — R4 (R17). При этом на резисторе R9 «падает» примерно 45 В. Это же напряжение прикладывается и к диоду VD5 (VD8) через резистор R10 (R11). На аноде напряжение выше, чем на катоде. Диод открывается. А через открытый диод, пройдёт любой сигнал (лишь бы он был не больше по амплитуде, чем напряжение закрытия). А между анодами диодов VD5 и VD8 включен C3, который пропустит через себя любой сигнал переменной частоты и не пропустит постоянный, который, возможно, появится при разных сопротивлениях РУ ТА.
После окончания разговора, трубки кладут на рычаги ТА и схема возвращается в исходное состояние.
Эта схема, как и любая другая, которые были предложены другими авторами, имеет один существенный недостаток: если, после разговора, один абонент положит трубку раньше, то к нему пойдёт обратный вызов. Но, эта проблема, решается быстро — абоненты привыкают сразу класть трубки после разговора.
О деталях. К резисторам и конденсаторам не предъявляется, каких либо особых требований, они могут иметь большой разброс в номиналах. Транзисторы VT1, VT2, VT8-VT11 — любые маломощные своих структур; транзисторы VT3-VT7, VT12, VT13 – должны быть рассчитаны на двойное напряжение между К-Э, не менее напряжения питания; диоды VD1, VD2, VD11, VD12 — любые маломощные; диоды VD3-VD10, VD13 – должны быть рассчитаны на обратное напряжение в два раза больше, чем напряжения питания; DD1 и DD2 – могут быть серии К561; RU1 – СН1-2-1.
Схема была реализована и сдана в эксплуатацию заказчику в январе 2000 года. Показала хорошую работу. Но дальнейшей судьбы не знаю. Предвкушая возможные заказы, был придуман второй вариант, усовершенствованный. Но заказов не было и не было надобности собирать этот вариант. Логика работы совершенно не изменилась и всё должно работать. Во втором варианте не нарисованы защитные цепи, так как предполагалась работа на новые ТА с не индукционными ВУ.
БПСэ. 2 вариант. Схема
Литература:
- Автоматическое переговорное устройство. РадиоМир №7, 2003 П.Брянцев
- Переговорное устройство с автоматическим вызовом. ВПР №105 Н.Родичев
- Переговорное устройство с автоматическим вызовом. РадиоЛюбитель №2, 2002 Е.Ковалёв
- Переговорное устройство. Радио № 1, 2014 С.Бабын
- Простое переговорное устройство. РадиоЛюбитель №8, 2014 С.Бабын
- Телефонная связь для двух абонентов. РадиоМир №4, 2008 А.Евсеев
- Телефонная связь между двумя абонентами. Радио №2, 2004 П.Севастьянов
- Устройство связи для двух абонентов. РадиоМир №11, 2010 С.Левачков
- Переговорное устройство с телефонными аппаратами. Электронные усройства для радиолюбителей. Вып.1099 (1986) Н.Дробница
Интересно то, что у совершенно одинаковых схем [2] и [3] два разных автора.