27_02.pdf

Projekty AVT

W ielokanałowy

2188

Autorzy artykułu zostali poproszeni

o skonstruowanie wielokanałowego sys−

temu interkomu dla potrzeb działu hand−

lowego i produkcyjnego firmy AVT.

Ponieważ pomieszczenia zajmowane

przez dział handlowy i produkcyjny, po−

cząwszy od pokojów, gdzie przyjmowane

są zamówienia telefoniczne, przez po−

mieszczenia zajmowane przez handlow−

ców, magazyn, halę kompletacji kitów... aż

po dział wysyłkowy, rozmieszczone są na

różnych piętrach, często poszczególni pra−

cownicy działów muszą się ze sobą komu−

nikować za pomocą telefonu. Problem

w tym, że dany pracownik (np. magazynier)

może znajdować się aktualnie w jednym

z kilku pomieszczeń magazynu i trzeba kilka

razy zadzwonić, by go znaleźć. Ze względu

na duże obciążenie lokalnymi rozmowami,

zaszła potrzeba odciążenia centralki telefo−

nicznej i wprowadzenia sieci interkomu.

Po analizie specyficznych potrzeb

wspomnianych działów okazało się, że

optymalnym rozwiązaniem będzie stwo−

rzenie systemu przekazywania informacji

typu: jeden mówi do wszystkich. W ten

sposób, stosując prościutką centralkę

i umieszczając w pomieszczeniach pros−

te aparaty z głośnikiem, bez trudu można

przekazać wiadomość czy polecenie do

dowolnego pracownika, niezależnie od

tego w którym pomieszczeniu się

on aktualnie znajduje.

System przekazywania komu−

nikatów typu: jeden do wszyst−

kich jest stosunkowo prosty, jedy−

ną drobną komplikacją jest wyma−

ganie, by tym jednym (mówią−

cym) mógł być nie tylko aparat kie−

rownika działu, ale dowolny aparat

systemu.

wzmacniacza nie jest podawany żaden

sygnał, w głośnikach panuje cisza.

Jeśli jeden z abonentów naciśnie przy−

cisk w swym aparacie, odłączy od linii

głośnik, a dołączy do niej mikrofon. Na−

ciśnięcie przycisku w aparacie spowodu−

je również zadziałanie odpowiedniego

przekaźnika w centralce, i na wejście

przedwzmacniacza zostanie podany syg−

nał z mikrofonu tego aparatu, w którym

wciśnięto przycisk. Abonent, który nacis−

nął przycisk prześle swój komunikat do

wszystkich pozostałych użytkowników

systemu.

Naciśnięcie jednocześnie przycisków

w dwóch (lub więcej) aparatach nie grozi

żadnymi przykrymi konsekwencjami – po

prostu tych dwóch abonentów nie będzie

słyszeć komunikatów, natomiast ich wy−

powiedzi będą słyszalne u pozostałych.

Przy realizacji systemu należy zwrócić

uwagę na pewne istotne kwestie.

Do pomieszczeń mają być doprowa−

dzone linie dwużyłowe (albo wykorzysta−

ne wolne linie przewidziane do sieci tele−

fonicznej). Przy wszelkich długich (i nieek−

ranowanych) liniach połączeniowych nale−

ży liczyć się z przydźwiękiem i zakłócenia−

mi, jakie nieuchronnie pojawią się w prze−

wodach. Dla wyeliminowania zdecydowa−

nej większości takich zakłóceń, w telefo−

nii powszechnie stosuje się połączenia

i sygnały symetryczne. W liniach symet−

rycznych współpracujących z odbiornika−

mi reagującymi tylko na sygnał różnicowy

(a nieczułymi na sygnały wspólne), więk−

szość indukowanych zakłóceń

pojawia się wprawdzie na li−

niach, ale nie jest słyszalna dla

użytkowników. W prezentowa−

nym systemie interkomu prze−

widziano wykorzystanie typo−

wych kabli telefonicznych, za−

wierających skręcone ze sobą

pary (dwójki) przewodów, czyli

właśnie linie symetryczne. Przy

przesyłaniu z centralki do głoś−

nika sygnałów o znacznej amp−

litudzie, ewentualne niewielkie

zakłócenia nie odgrywają prak−

tycznie żadnej roli i można było−

by stosować jakąkolwiek linię

niesymetryczną. Jedynie przy

przesyłaniu stosunkowo ma−

łych sygnałów z mikrofonu do

centralki należy wykorzystać li−

nię symetryczną oraz odbiornik

(przedwzmacniacz) z wejściem

różnicowym.

Zasada działania

Uproszczony schemat blokowy

systemu pokazano na rysunku 1.

Jak widać, system składa się ze

wspólnej części centralowej za−

wierającej między innymi wzmac−

niacze, dwużyłowych linii połącze−

niowych, oraz prostych aparatów

w pomieszczeniach.

W stanie spoczynku wszystkie

aparaty przełączone są na odbiór,

a ponieważ na wejście przed−

Rys.. 1.. Schemat bllokowy

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/97

interkom

Projekty AVT

W opisywanym systemie przewidzia−

no taki różnicowy przedwzmacniacz.

Należy ponadto zauważyć, że zastoso−

wanie linii (tylko) dwużyłowych wymaga

wprowadzenia w centralce i aparacie ob−

wodów przełączania nadawanie/odbiór,

które współużytkowałyby linię wraz

z sygnałami akustycznymi. Problem

w tym, że naciśnięcie przycisku w apara−

cie (przełączenie z odbioru na nadawanie)

musi spowodować zadziałanie jednego

z przekaźników w centralce. Na schema−

cie blokowym zaznaczono to za pomocą

czerwonej linii przerywanej łączącej przy−

cisk aparatu z przekaźnikiem. W rzeczy−

wistości realizowane to jest podobnie jak

w aparacie telefonicznym: naciśnięcie

przycisku powoduje przepływ w linii prą−

du stałego, który uruchamia przekaźnik.

). W sumie wszyst−

kie kanały mogą dostarczyć ponad 40W

mocy, co umożliwia dołączenie do syste−

mu kilkudziesięciu aparatów. W praktyce,

aby zapewnić wystarczającą głośność, do

każdego głośnika wystarczy doprowadzić

kilkaset miliwatów mocy.

W układzie z rysunku 2 warto zwrócić

uwagę na biegunowość kondensatorów

C10...C13. Taka biegunowość pokazuje,

że na wyjściach X1...X4 będzie panować

napięcie bliskie lub równe dodatniemu

napięciu zasilania.

Sygnał dla wzmacniacza mocy dostar−

czany jest z przedwzmacniacza, zbudo−

wanego z dwoma wzmacniaczami opera−

cyjnymi układu U1. Kostka U1A pracuje

jako typowy wzmacniacz różnicowy. We−

jściem tego wzmacniacza są punkty Y i Z,

do których dołączany jest mikrofon abo−

nenta nadającego komunikat. Dzięki za−

stosowaniu wzmacniacza różnicowego

o sprzężeniu zmiennoprądowym (przez

kondensatory C3 i C4), układ nie reaguje

na sygnały wspólne, jakie zaindukują się

jednocześnie w obu żyłach linii połącze−

niowych, a jedynie na różnicę sygnałów

obu żył linii. Jak się za chwilę okaże,

układ współpracujący z linią abonencką

nie jest w pełni symetryczny, jednak za−

stosowanie wzmacniacza różnicowego

poważnie redukuje wpływ ewentualnych

zakłóceń, indukowanych w przewodach.

W układzie z rysunku 2 dziwić może

obecność przeciwsobnie włączonych

diod D7, D8 i elementów C20, R9−R11

i C21. Obwód ten nie był przewidywany

w pierwotnej wersji i został wprowadzo−

ny po przeprowadzeniu testów modelu.

Po pierwsze okazało się, że moc

rzeczywiście potrzebna do poszczegól−

nych głośników jest znacznie mniejsza

Opis układu

Szczegółowy schemat ideowy układu

interkomu pokazano na rysunkach 2, 3 ii 4.

Rysunek 2 przedstawia serce cent−

ralki. Jak widać, układ zasilany jest

z sieci przez transformator TR1, ale ist−

nieje również możliwość zasilania rezer−

Rys.. 2.. Schemat iideowy częścii centrallnejj

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/97

wowego z akumulatora. Stąd obecność

diod D5 i D6.

Ponieważ aparaty wyposażone są

w głośniki (które muszą zapewnić odpo−

wiednią głośność dźwięku w pomiesz−

czeniach), zastosowano czterokanałowy

samochodowy wzmacniacz mocy typu

TDA1554. Wzmacniacz ten pracuje w ty−

powej aplikacji, z wykorzystaniem wszys−

tkich czterech kanałów. Przy zasilaniu na−

pięciem 14...15V, każdy kanał może do−

starczyć kilkanaście watów mocy użytko−

wej (na oporności 2

Projekty AVT

niż moc maksymalna wzmacniacza. Jak

widać, układ centralki jest bardzo prosty

i nie zawiera układu automatycznej regu−

lacji wzmocnienia. W urządzeniach typo−

wo telefonicznych taki układ utrzymy−

wania stałego poziomu sygnału nie jest

konieczny, bo abonent zawsze trzyma

mikrotelefon w podobnej pozycji.

W układzie interkomu należy się spo−

dziewać, że abonent może mówić do

mikrofonu z odległości 30...40cm, ale

ktoś może zechcieć mówić wprost do

mikrofonu z odległości 5cm lub jeszcze

mniejszej. Jeśli wzmocnienie układu

(które można regulować potencjomet−

rem montażowym PR1) będzie dobrane

do sytuacji, gdy abonent mówi do mikro−

fonu z odległości 30...40cm, to na pew−

no wzmocnienie to okaże się za duże

w sytuacji, gdy ktoś spróbuje mówić do

mikrofonu z odległości kilku centymet−

rów. W tym ostatnim przypadku wzmac−

niacz mocy zostałby przesterowany,

a więc dźwięk w głośnikach byłby zbyt

głośny i zniekształcony. Aby temu zapo−

biec, wprowadzono obwód prostego

ogranicznika z diodami D7 i D8. Rezystor

R11 dodano, by ogranicznik nie był

„twardy” i nie obcinał wierzchołków, tyl−

ko by te wierzchołki spłaszczał. Próby

wykazały, że taki prosty układ ogranicz−

nika diodowego z powodzeniem wystar−

czy do systemu interkomu i nie trzeba

stosować złożonych układów ARW.

Podczas prób okazało się też, że nie

trzeba stosować specjalnego sygnału

przywołania (zwracającego uwagę oto−

czenia i sygnalizującego początek komuni−

katu). Po naciśnięciu jednego z przycis−

ków w aparatach abonenckich, w głośni−

kach występuje bowiem niezbyt głośny

stuk, który wystarcza do zwrócenia uwagi

na komunikat. Głośność tego stuku jest

Rys.. 3.. Schemat iideowy blloku przekaźniików

niewielka, między innymi ze względu na

obecność ogranicznika z diodami D7, D8.

W czasie testów pierwszego modelu

okazało się, że układ ma tendencję do

wzbudzania się na wysokich częstotliwoś−

ciach pasma akustycznego (kilka...kilka−

naście kiloherców). Przyczyną było przeni−

kanie sygnału przez pojemności montażo−

we systemu. Aby wyeliminować te skłon−

ności ograniczono pasmo przenoszenia to−

ru wzmacniającego, między innymi przez

dodanie kondensatorów C22, C24 oraz

C21. Dokonano także pewnych przeróbek

płytek drukowanych, zmniejszających po−

jemności między liniami X, a liniami Y i Z.

Główny układ centralki, pokazany na

rysunku 2, może współpracować z kilku−

dziesięcioma aparatami.

Jak wynika ze schematu blokowego,

po naciśnięciu przycisku w aparacie, do li−

nii zostaje dołączony mikrofon, w linii po−

jawia się prąd stały, który uruchamia prze−

kaźnik. Przekaźnik dołącza tę linię do pun−

któw Y i Z centralki, natomiast pozostali

abonenci nadal mają głośniki dołączone

do jednego z punktów X1, X2, X3, X4.

Przełączanie realizuje blok przekaźni−

ków. Jeden blok przekaźników umożliwia

dołączenie 10 aparatów.

Ponieważ w części centralowej są

cztery niezależne wzmacniacze, w syste−

mie mogą pracować cztery bloki przekaź−

ników, czyli 40 aparatów.

Rysunek 3 pokazuje szczegółowo, jak

zbudowany jest blok przekaźników. Za−

wiera on dziesięć identycznych torów.

Ciąg dalszy na str. 14.

Rys.. 4.. Schemat iideowy aparatu końcowego

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/97

Projekty AVT

Wielokanałowy interkom

ciąg dalszy ze str. 9

Z jednej strony tory te dołączane są

przez przekaźniki do punktów X, Y, Z. Oczy−

wiście punkty te dołączone są do punktów

Y, Z i jednego z punktów X centralki; po−

dobnie jak punkty obwodu zasilania P, O.

Z drugiej strony każdy tor ma wyjścia

oznaczone A i B prowadzące przez linie

połączeniowe do aparatów.

Jak się łatwo domyślić, w stanie spo−

czynku przekaźniki nie pracują. Przebiegi

zmienne z wyjścia wzmacniacza (czyli

z punktu Y) są podawane przez rezystory

R1 i bierne styki przekaźników, przez punkt

A na głośnik aparatu abonenckiego (włą−

czony w szereg z kondensatorem), i z po−

wrotem przez punkt B i kondensator C3 do

masy. W punkcie A i w punkcie X napięcie

jest równe dodatniemu napięciu zasilania,

co właściwie polaryzuje kondensatory

C10...C13 w części centralowej. Rezystory

R1 są konieczne między innymi dlatego, by

przy włączeniu do jednego wyjścia wzmac−

niacza dziesięciu głośników 8−omowych,

całkowita oporność obciążenia nie była

mniejsza niż 2

R2 i R5 odpowiedniego kanału. Spadek

napięcia na rezystorze R5 powoduje ot−

warcie tranzystora T1 przez obwód R3,

R4 i kondensator filtrujący C2. Tranzystor

uruchamia przekaźnik i mikrofon zostaje

połączony do punktów Y i Z.

Praca systemu przy naciśnięciu kilku

przycisków nie wymaga komentarza.

Schemat ideowy aparatu abonenckiego

jest pokazany na rysunku 4. Ponieważ poka−

zany układ wymaga odpowiedniej bieguno−

wości napięcia stałego (połączone punkty

A i B bloku przekaźników i aparatu), zastoso−

wano wskaźnik niewłaściwego podłączenia

aparatu z czerwoną diodą D2 włączoną

przez zwykłą diodę D1. Wskaźnik ten jest

potrzebny tylko podczas montażu systemu,

potem w czasie pracy dioda D2 oczywiście

nigdy nie będzie świecić. Sprawa właściwej

biegunowości jest ważna, ponieważ przy

odwrotnym włączeniu aparatu kondensator

C1 w aparacie może się uszkodzić, a nawet

eksplodować. Dlatego nawet w obecności

diod D1 i D2 nie należy pozostawiać na dłu−

żej aparatu włączonego do linii odwrotnie.

Działanie aparatu jest bardzo proste.

Przełącznik S1 raczej powinien być prze−

łącznikiem niestabilnym, powracającym

samoczynnie do położenia spoczynkowe−

go, ale może też być zwykłym przełączni−

kiem dwupozycyjnym. W położeniu spo−

czynkowym głośnik jest dołączony do linii

przez kondensator C1, a więc w linii na

pewno nie będzie wtedy płynął prąd stały.

Przełącznik S2 i rezystor R1 przewidziano

do skokowej regulacji głośności. Zastosowa−

nie tu przełącznika trzypozycyjnego umożliwi

uzyskanie: normalnej głośności, zmniejszo−

nej głośności i całkowite wyłączenie głośni−

ka. Wartość R1 dobrano drogą prób.

Naciśnięcie przycisku S1 przełączy apa−

rat z odbioru na nadawanie. Ponieważ pier−

wotny sygnał z mikrofonu jest niewielki

i byłby podatny na zakłócenia, wprowadzo−

no wzmacniacz sygnału z tranzystorem T1.

Elementy R3, R4, R5 i C3 polaryzują tran−

zystor. Rezystor R5 jest konieczny, by za−

pewnić odpowiednie napięcie między punk−

tami A i B linii. Bez niego napięcie to wyno−

siłoby około 2V i byłoby za małe do popra−

wnej pracy mikrofonu elektretowego Mikr.

Wzmocnienie wzmacniacza mikrofo−

nowego wyznaczone jest między innymi

wartością rezystora R2, ale głównie do re−

gulacji poziomu sygnału wysyłanego w li−

nię służy potencjometr montażowy PR1.

Potencjometr ten przewidziano na wypa−

dek, gdy poszczególne egzemplarze mik−

rofonów miałyby zdecydowanie różną

czułość. Mikrofony użyte w modelu miały

zbliżoną czułość i nie trzeba było indywi−

dualnie korygować wzmocnienia po−

szczególnych torów. Jednak wśród tanich

mikrofonów elektretowych (cena poniżej

1zł) zdarzają się egzemplarze uszkodzone

lub mające wyjątkowo małą czułość.

Szczegółowe wskazówki dotyczące

montażu i uruchomienia zostaną podane

w następnym numerze EdW.

Piiotr Góreckii

Zbiigniiew Orłłowskii

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/97

. Dodatkowo rezystory R1

umożliwiają poprawną pracę systemu tak−

że podczas przypadkowego zwarcia jednej

z linii, zapobiegając bezpośredniemu zwar−

ciu wyjścia wzmacniacza mocy.

W stanie spoczynku wejście przed−

wzmacniacza, czyli punkty Y i Z nie są po−

łączone z żadnym źródłem sygnału i tym

samym w głośnikach panuje cisza.

Naciśnięcie przycisku w jednym z apa−

ratów powoduje dołączenie mikrofonu

i przepływ prądu stałego przez rezystory

Projekty AVT

Rys.. 5.. Schemat montażowy płłyty głłównejj

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/97

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: