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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Interphone pour 100 abonnés. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Concepteur radioamateur Le système, composé d'une unité de base située dans les locaux du préposé à l'entrée d'un immeuble d'habitation et d'unités d'abonné installées dans les appartements, assure une communication haut-parleur duplex entre le préposé et les résidents. Sa particularité est que tous les blocs sont connectés en parallèle à une seule paire de fils. Cela distingue le dispositif proposé des tableaux classiques, lors de l'installation desquels il est nécessaire de poser un câble multiconducteur avec des paires de fils distinctes pour chaque abonné. L'idée d'un interphone à deux fils (ligne) n'est pas nouvelle. Des systèmes de communication vocale domestique basés sur ce principe sont produits depuis longtemps à l'étranger. Une brève description et un schéma simplifié de l'un d'eux, CD2000, est disponible dans [1]. Cependant, l'unité de base de ce système est très complexe et contient de nombreux microcircuits qui n'ont pas d'analogue domestique. Le dispositif proposé fonctionne sur le même principe, mais il est beaucoup plus simple et repose sur des éléments bon marché largement disponibles. En règle générale, les interphones industriels offrent la possibilité non seulement de négocier, mais également de contrôler à distance la serrure électromagnétique de la porte d'entrée. Cependant, dans des conditions amateurs, il est difficile de fabriquer un appareil qui ne puisse pas être endommagé par des hooligans. Dans la version proposée, l'unité de base n'est pas destinée à être installée dans un lieu accessible au public, elle doit être constamment sous la surveillance d'une personne de garde. Après avoir contacté l'appartement souhaité et vérifié si le visiteur peut être autorisé à entrer, le préposé ouvrira la porte manuellement. Jusqu'à cent unités d'abonné peuvent être connectées à une unité de base. (Plus précisément, il est possible d'attribuer jusqu'à cent numéros différents aux abonnés. Le nombre maximum de numéros dont l'interphone fonctionnera de manière fiable dépend de conditions spécifiques : la longueur et le tracé du câble, le niveau d'interférences externes. - Ed. ). Pour établir une connexion avec l'un d'entre eux, il suffit à l'opératrice de composer sur le clavier de la centrale le numéro à deux chiffres attribué à l'abonné appelé. L'unité qui reçoit l'appel passera automatiquement de l'état passif à l'état de fonctionnement en deux secondes, le voyant LED s'allumera et une tonalité d'appel retentira pendant 2 secondes. A partir de ce moment, la communication vocale est établie. A la fin de la conversation, l'opératrice appuie sur le bouton « Fin d'appel » de la télécommande - la connexion se termine et le système revient à son état d'origine. UNITÉ DE BASE La partie principale du circuit du bloc de base est illustrée à la Fig. 1, et le schéma de son alimentation (et de l'ensemble du système) est sur la Fig. 2. Au moment de l'activation de la tension +12 V, le circuit C3R1 génère une impulsion qui ramène les déclencheurs des éléments DD1.1, DD1.2 et DD2.1 à leur état d'origine. Le signal de réglage initial est fourni pour déclencher DD6.1 via la diode VD5 de la broche 3 de l'élément DDI.2. Grâce aux circuits de rétroaction, en une fraction de seconde les déclencheurs DD2.2, DD6.2 reviendront également à leur état d'origine. Le transistor VT3 étant fermé, il n'y a pas de tension d'alimentation au nœud de conversation (sur les transistors VT1, VT2, VT4-VT7) et aux unités d'abonné.
Lors de la composition du numéro de l'unité d'abonné, les codes binaires de ses chiffres sont envoyés aux broches 3 à 6 de la fiche XP1, et chaque code est accompagné d'une impulsion sur la broche 2. La première des impulsions change l'état du déclencheur DD2.1. 1 à l’opposé. En conséquence, la différence de niveau au niveau de la broche 9 du déclencheur, différenciée par le circuit C14R4, écrit le code à dizaines du numéro d'abonné dans le compteur DDXNUMX (qui sert dans ce cas de registre régulier).
La deuxième impulsion sur la broche 2 de la fiche XP1 change à nouveau l'état du déclencheur DD2.1. La polarité requise présente désormais une différence de niveau au niveau de la broche 2 du déclencheur, différenciée par le circuit C8R15. En conséquence, le code des unités numériques du nombre est inscrit dans le registre DD3 et le déclencheur des éléments DD1.1, DD1.2 passe à l'état de journal. 0 à la broche 3 de l'élément DD1.2. Le transistor VT3 s'ouvre, alimentant l'unité de conversation de l'unité de base. Grâce à la résistance R16, la tension d'alimentation est fournie à la ligne reliant l'unité de base aux unités d'abonné. Après environ 2 s (le délai dépend de la constante de temps du circuit R10C7), nécessaires à la charge des condensateurs des boîtiers d'abonné, l'état du déclencheur DD2.2 change. Maintenant, sa sortie est de 12 - log. 0. Cela débloque le générateur d'impulsions d'horloge sur les éléments DD5.1, DD5.2 et le compteur DD7 qui compte les impulsions. La période de répétition des impulsions du générateur est de 12 ms. Les sorties du compteur (broches 6, 11, 14 du DD7) sont reliées aux entrées d'adresse du multiplexeur DD8. Les diagrammes de tension aux points caractéristiques de l'unité de base lors de la composition du numéro 25 sont présentés sur la Fig. 3.
Le code parallèle du numéro d'abonné, fourni depuis les sorties des registres DD3 et DD4 vers les entrées X0-X7 du multiplexeur DD8, est converti en série à la sortie 3 de ce dernier. Grâce aux impulsions d'horloge arrivant à l'entrée S du multiplexeur, la durée de ses impulsions de sortie correspond au log. 1 code équivaut à 6 ms. Un dispositif mono-coup (déclencheur DD6.2 avec un circuit de rétroaction R30C15) forme des impulsions d'horloge d'une durée de 0,5 ms. Les impulsions de sortie du monostable et du multiplexeur DD8 sont logiquement ajoutées par l'élément DD5.3, à sa sortie une séquence est formée dans laquelle le log. 0 correspond aux courts (0,5 ms), et log. 1 - impulsions longues (6 ms). Grâce à l'élément DD5.4, à la résistance R12 et à la diode VD3, cette séquence est fournie à la base du transistor VT2 puis à la ligne de communication. L'amplitude du message de code à la sortie de l'unité de base est d'environ 2 V. Après la huitième impulsion d'horloge, un journal apparaît. 1 sur la broche 2 du compteur DD7 et l'entrée R du déclencheur DD2.2 qui y est connecté. Cela ramène le déclencheur à son état d'origine. Enregistrer. O au niveau de sa broche 12 est remplacé par un rondin. 1, qui arrête la transmission du code, bloque le générateur d'horloge et réinitialise le compteur DD7. Avec un retard d'environ 1 s, dépendant de la constante de temps du circuit R19C10 et nécessaire à la charge des condensateurs du boîtier d'abonné allumé par un appel, le commutateur ponctuel DD6.1 est démarré, dont une impulsion pendant 2 s (en fonction de la constante de temps du circuit R28C12) allume le générateur de signal de sonnerie sur les éléments DD1.3, DD1.4. Le signal arrive à l'entrée 6 de l'élément DD5.4 puis dans la ligne de communication de la même manière que le code du numéro d'abonné. L'appel par tonalité peut être répété en redémarrant le DD6.1 unique avec une impulsion de journal. 1, appliqué à la broche 9 de la fiche XP1. Pour arrêter la communication, une impulsion de journal est appliquée. 1 dans le circuit pour remettre l'appareil à son état initial - à la broche 1 de la fiche XP1, après quoi vous pouvez composer un autre numéro ou couper l'alimentation avec l'interrupteur SB 1 (Fig. 2). Les circuits R13VD1, R29VD9 et la diode VD4 sont nécessaires pour décharger rapidement les condensateurs C7, C12, C10. Le nœud conversationnel est basé sur le schéma d'un téléphone haut-parleur importé publié dans [2]. Le signal de la sortie de l'amplificateur microphone sur le transistor VT1 entre dans la ligne de communication via le condensateur C5, la diode VD2 et le transistor VT2. Étant donné que la composante alternative de la tension à l'émetteur du transistor VT2 est identique, mais déphasée par rapport au signal transmis à la ligne, il est possible de sélectionner une position telle pour le curseur de la résistance d'ajustement R18 que ce signal sera supprimé à celui-ci et à l'entrée de l'amplificateur de réception (base du transistor VT4). Dans le même temps, le signal provenant de la ligne de communication, n'ayant pas son équivalent au niveau de l'émetteur du transistor VT2, ne passera à l'entrée de l'amplificateur que légèrement atténué. De cette façon, il est possible d'éliminer « l'effet local » - l'écoute du signal de son propre microphone dans le haut-parleur, conduisant à une auto-excitation. L'amplificateur de réception est assemblé à l'aide de transistors VT4-VT7. Résistance trimmer R27 - contrôle du volume. Les messages de numérotation et de code de tonalité générés dans les nœuds logiques du bloc de base ayant une grande amplitude, ils sont inévitablement entendus dans la tête dynamique BA1. Ces mêmes signaux sont fournis en antiphase à la base du transistor VT4 via les diodes VD6-VD8 et les résistances R21, R22, de sorte que la résistance d'accord R22 peut atteindre une atténuation d'écoute acceptable, suffisante uniquement pour la surveillance des appels auditifs. TÉLÉCOMMANDE La fiche XP1 de l'unité de base est reliée par un câble à dix fils au câble du même nom installé sur la carte du panneau de commande, dont le schéma est représenté sur la Fig. 4.
Lorsque vous appuyez sur les boutons SB3 - SB11 (chiffres 1 - 9), le code binaire correspondant généré par l'encodeur à diode (VD1 - VD5, VD7 - VD10, VD12 - VD18) est envoyé aux broches 3-7 de la fiche XP1. La somme logique de tous les bits de code, formée à l'aide des diodes VD6, VD11, VD16 et VD19, sert d'impulsion d'écriture. Il est fourni à la broche 2 de la fiche XP1 via le condensateur C3. Le condensateur C2 protège contre le rebond des contacts des boutons et les interférences, la résistance R8 est nécessaire pour décharger les condensateurs pendant les pauses entre les pressions sur les boutons. -7 fourchettes XP1 restent nulles, et le signal provenant du bouton sert d'impulsion d'enregistrement. Les boutons SB1 et SB11 donnent des commandes pour raccrocher et répéter l'appel. La LED HL2 s'allume lorsque l'appareil est en mode actif. La tension lui est fournie par la broche 10 de la fiche XP1 via la résistance R4 de l'unité de base (voir Fig. 1). Des impulsions d'écriture sont envoyées à la base du transistor VT1 contrôlant la LED HL1 via le circuit R1C1. Par conséquent, lorsque vous appuyez sur n’importe quel bouton « numérique », cette LED clignote brièvement. UNITÉ D'ABONNEMENT Le schéma de l'unité d'abonné est illustré à la Fig. 5. Tous ses nœuds sont alimentés par une composante à tension constante fournie via la ligne de communication, séparée par un filtre électronique sur les transistors VT3 et VT5 [2]. Lorsque la tension d'alimentation apparaît, le circuit R15C10 génère une impulsion qui remet le déclencheur DD1.2 et le registre DD3 à leur état initial (à la sortie 13 DD1.2 - logique 1, à toutes les sorties DD3 - logique 0). Le circuit d'alimentation de l'unité de conversation est interrompu par le transistor fermé VT7.
Les diagrammes de tension aux points caractéristiques de l'unité d'abonné lors de la réception du numéro de code 25 sont illustrés à la Fig. 6. À partir de la ligne de communication, la séquence d'impulsions via l'amplificateur shaper sur le transistor VT2 est fournie à l'entrée du registre à décalage de neuf bits formé par la bascule D DD1.2 et le microcircuit DD3. Les impulsions de décalage sont générées par un déclencheur unique DD1.1 avec un circuit de rétroaction R13C8. Le front de chaque impulsion de code déclenche le dispositif one-shot. L'écriture dans le registre et le décalage des données se produisent à la fin de l'impulsion générée par le one-shot. Sa durée (4 ms) étant choisie intermédiaire entre les impulsions de code courtes (0,5 ms) et longues (6 ms), la valeur correspondant au chiffre suivant du code est inscrite à chaque fois dans le registre [3, 4].
En conséquence, après la huitième impulsion de code, dans les huit premiers chiffres du registre à décalage se trouve un code pour le numéro de l'abonné appelé converti en forme parallèle, et dans le dernier, neuvième - le journal. 1 (à l'état initial, il était dans le premier bit du registre - déclencheur DD1.2). Ce journal 1, arrivant à l'entrée 2 de l'élément DD2.1, interdit tout déplacement supplémentaire d'informations dans le registre, qui pourrait autrement se produire, par exemple sous l'influence d'interférences. Ensuite, le nœud de comparaison du numéro reçu avec celui attribué à cette unité d'abonné entre en fonctionnement. Il se compose des diodes VD6 - VD13 et des éléments DD2.3 et DD2.4 [4]. Le numéro de bloc est attribué en réglant, selon le tableau, chaque diode dans l'une des deux positions possibles - « 0 » ou « 1 ». Montré sur la Fig. Avec 3 traits pleins, la position des diodes correspond au numéro 25.
En sortie de l'élément DD2.4 log. 1 apparaît si et seulement si les valeurs de tous les bits du code reçu coïncident avec celles spécifiées et que la réception est terminée (via la diode VD3, un 1 logique de la broche 2 du registre DD3 est entré dans l'unité de comparaison). Lorsqu'une correspondance est détectée, le transistor ouvert VT7 active l'unité de conversation de l'unité d'abonné, le circuit n'est presque pas différent de celui utilisé dans celui de base. Une fois que vous entendez la tonalité provenant de la ligne de communication, vous pouvez démarrer une conversation. En shuntant la section collecteur-émetteur du transistor VT1 avec le cavalier XT7, vous pouvez allumer l'unité de conversation sans attendre l'arrivée de la combinaison de codes correspondante. Ceci est pratique lors de la configuration et du test du système. L'amplificateur de réception de l'unité de conversation de l'unité d'abonné peut être réalisé non pas sur des transistors, mais sur un microcircuit selon l'un des circuits représentés sur la Fig. 7 à 9. Dans ce cas, les transistors VT6, VT8 - VT10 (Fig. 5) et les éléments associés sont exclus. L'amplificateur le plus simple est basé sur la puce TDA7050 (Fig. 7). Cependant, ce microcircuit est basse tension, la tension entre ses broches 8 et 5 ne doit pas dépasser 6 V. L'excédent est éteint par la diode Zener VD1. Au lieu de cela, un stabilisateur de tension intégré séparé de 5...6 V des séries K1157, K1170 ou leurs analogues étrangers peut être fourni pour ce microcircuit.
Si du TDA7050 ou d'autres microcircuits basse tension (par exemple, KR174UN23, KR174UN23) sont utilisés dans toutes les unités d'abonné, vous pouvez vous débarrasser des pièces inutiles (diodes Zener ou stabilisateurs intégrés) en réduisant la tension d'alimentation de l'ensemble du système. Pour ce faire, il suffit d'installer le microcircuit KR1EN2B comme DA142 (voir Fig. 5). Étant donné qu'une diminution de la tension d'alimentation des nœuds logiques entraînera une modification de la durée de tous les intervalles de temps formés dans le système, les valeurs des éléments des circuits de synchronisation devront peut-être être à nouveau sélectionnées. Vous pouvez remplacer l'amplificateur récepteur à transistor par un microcircuit assemblé selon l'un des circuits ci-dessus dans l'unité de base. L'entrée de l'amplificateur est connectée à la plaque droite du condensateur C1 selon le schéma (voir Fig. 11), la broche d'alimentation du microcircuit DA1 (Fig. 7-9) est connectée directement ou via une diode Zener au +12 Circuit V, et la broche commune est connectée au fil commun de l'unité de base. DÉTAILS Comme microcircuits DD3, DD4 (voir Fig. 1), en plus de K561IE11, K561IE14, K561TMZ, K176IRZ peuvent être utilisés. En position DD7, le même microcircuit sera remplacé par K561IE14, K561IE10, K176IE1, K176IE2. Tous les remplacements sont effectués en tenant compte des différences dans la destination des terminaux. Les transistors des séries KT6114 et KT6115 sont respectivement des analogues des S8050 et S8550 importés. Leurs caractéristiques : Ik \u1,5d 1A; Pk = 21 W ; h85E = 160...XNUMX (groupe A), 120...200 (groupe B), 160...300 (groupe B). Dans les unités de base et d'abonné, à leur place, vous pouvez installer des transistors plus courants des séries KT814, KT815 ou KT816, KT817. Les moins puissants conviennent également : n-р-n - KT645A, р-n-р - KT209 avec n'importe quel index de lettres. Il est conseillé de sélectionner une paire de transistors avec des coefficients h21E similaires. Le transistor KT645A (VT2 dans l'unité de base) remplacera le KT3107B ou le KTZ107G-KT3107L avec un coefficient h21E d'au moins 150, mais avec un tel remplacement et un court-circuit accidentel à long terme de la ligne de communication, le transistor de faible puissance peut échouer. VT3 (voir Fig. 1) - tout transistor au silicium de structure pnp avec un courant de collecteur admissible d'au moins 100 mA. Tous les transistors KT3102G peuvent être remplacés par n'importe quelle structure np-n en silicium de faible puissance avec un h21E d'au moins 50. Cependant, il est toujours conseillé d'utiliser des transistors de la série KT1 comme VT1 (voir Fig. 5 et 3102). Toutes les diodes (à l'exception de celles installées dans le bloc d'alimentation, Fig. 2) sont des diodes en silicium de faible consommation, par exemple 1N4148 ou les séries KD522, KD521. Les diodes des séries KD13, KD16, KD2, KD243, KD209 conviennent comme VD226 - VD105 (voir Fig. 221). Ici, vous pouvez utiliser un pont de diodes prêt à l'emploi KTs407A ou les séries KTs402, KTs405. La tension sur l'enroulement secondaire du transformateur T1 est de 15...20 V pour un courant de charge de 100 mA. Les microphones VM1 (voir Fig. 1 et 5) sont des microphones à électret, largement utilisés dans les téléphones et magnétophones importés. Les têtes dynamiques 1GDSH - 11 ont été choisies pour les unités d'abonné en raison de leurs dimensions plus petites par rapport à celles installées dans l'unité de base 1GDSH - 10. Toutes les têtes peuvent être remplacées par d'autres d'une puissance d'au moins 0,25 W avec une résistance de bobine mobile de 8...50 Ohms. Commutateur réseau SA1 (voir Fig. 2) - PKN41.1.2. Boutons du panneau de commande (voir Fig. 4) - PKN - 125 ou similaires importés. Les boutons avec contacts conducteurs en caoutchouc ne conviennent pas. Condensateurs à oxyde du bloc d'alimentation (voir Fig. 2) - K50 - 16 ou K50 - 35. Dans d'autres nœuds, vous pouvez utiliser des condensateurs à oxyde similaires ou des K53 - 19 plus fiables. Condensateurs non polaires - toute céramique, par exemple, K10 - 17 ou K10 - 62 Résistances fixes - MLT ou C2 - 23, résistances d'accord - SPZ - 38a. CONSTRUCTION À l'aide de bagues et de vis, la carte de l'unité de base est fixée au bas de son boîtier et la carte du panneau de commande est fixée à l'intérieur du couvercle du boîtier à une distance telle que les boutons SB1 - SB12 peuvent être enfoncés à travers des trous spécialement prévus. dans la couverture. Comme déjà indiqué, les fiches XP1 des deux cartes sont connectées avec un câble ou un faisceau à dix fils. Le boîtier doit comporter des trous pour accéder avec un tournevis aux résistances de réglage R18 et R27 avec le couvercle fermé. Il est important de choisir le bon emplacement d'installation du microphone VM1 et de la tête dynamique BA1 afin d'assurer le moindre couplage acoustique entre eux. L'axe acoustique du microphone doit être perpendiculaire à l'axe de la tête. Par conséquent, si la tête dynamique se trouve sur le panneau avant de l'appareil, le microphone doit être installé sur le côté. Le microphone est placé dans un morceau de tuyau en métal ou en plastique dont le diamètre interne est supérieur de 2 à 3 mm au diamètre extérieur du microphone. L'espace est rempli d'un matériau insonorisant, par exemple du caoutchouc poreux. La qualité de l'isolation acoustique peut être vérifiée en bouchant avec votre doigt le trou du boîtier devant le microphone. Si c'est mauvais, l'amplificateur s'auto-excitera immédiatement. Une stabilité accrue est facilitée par des trous dans toutes les parois du corps de l'unité, à l'exception de celle où le microphone est installé. Plus la superficie totale de ces trous est grande, mieux c'est. Pour éliminer radicalement le larsen acoustique, vous pouvez abandonner complètement la tête dynamique et la remplacer par des écouteurs. Les unités d'abonné peuvent être facilement placées, par exemple, dans des boîtiers de haut-parleurs pour un réseau de diffusion radio. Tout ce qui a été dit ci-dessus sur l’élimination de l’auto-excitation s’applique à eux. FORMANT Le réglage final du système est effectué une fois son installation dans la maison terminée et toutes les unités d'abonné sont connectées à la ligne de communication. Tous les nœuds conversationnels sont configurés à l'aide de la même méthode. Tout d'abord, la résistance d'accord R27 (voir Fig. 1) ou R18 (voir Fig. 5) règle le volume au seuil d'excitation. Il convient de garder à l'esprit que les ondes sonores émises par la tête dynamique atteignent le microphone de diverses manières, notamment en étant réfléchies par les mains de l'ajusteur. En tapotant sur le microphone, utilisez R18 (voir Fig. 1) ou R14 (voir Fig. 5) pour obtenir l'équilibre - la moindre audibilité de « votre » microphone. Vous pouvez maintenant augmenter le volume, en le réglant à nouveau légèrement en dessous du seuil d'éveil. Plusieurs essais peuvent être nécessaires pour obtenir les meilleurs résultats. Étant donné que la stabilité globale du système dépend des gains et du retour acoustique dans les unités d'abonné et de base, un compromis doit être trouvé. En diminuant le volume dans l'unité de base, vous pouvez l'augmenter dans les unités d'abonné, et vice versa. Si nécessaire, en modifiant les valeurs des éléments R25, C14 et R30, C15 (voir Fig. 1), la durée requise du code envoyant des impulsions est établie. La durée des impulsions ponctuelles dans les unités d'abonné est ajustée en sélectionnant les valeurs de la résistance R13 et du condensateur C8 (voir Fig. 5). Enfin, en appuyant sur le bouton « Répéter » SB12, la résistance de réglage R22 de la base règle le volume d'écoute de la sonnerie. littérature
Auteur : E.Pletnev, Kharkov, Ukraine
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