Войти Регистрация

Войдите в свой аккаунт

Логин *
Пароль *
Запомнить меня
 
load more hold SHIFT key to load all load all
Воскресенье, 20 марта 2016 19:54

Приставка для измерения индуктивности

Предлагаемая приставка к частотомеру для определения расчетным путем индуктивности в диапазоне 0,2 мкГн… 4 Гн отличается от прототипов пониженным напряжением на измеряемой индуктивности (амплитуда не более 100 мВ), что снижает погрешность измерения для катушек на малогабаритных кольцевых и замкнутых магнитопроводах и дает возможность измерить  с достаточной для практики точностью начальную магнитную проницаемость магнитопроводов. Кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без демонтажа.

Для многих начинающих радиолюбителей изготовление и оценка индуктивности катушек, дросселей, трансформаторов становится «камнем преткновения». Промышленные измерители малодоступны, самодельные законченные конструкции, как правило, сложны в повторении и при их настройке необходимы промышленные приборы. Поэтому особой популярностью пользуются простые приставки к частотомеру или осциллографу.

Описания и схемы подобных устройств были опубликованы в периодической литературе [1, 2]. Они просты в повторении, удобны в применении. Но сведения в статьях в части заявленных погрешностей и пределов измерения нередко приводят к ошибочным выводам и искаженным результатам. Так в [1] указано, что приставка позволяет измерить индуктивность более 0,1 мкГн, а погрешность измерения зависит от подбора конденсатора, который в авторской конструкции имеет допустимое отклонение номинальной емкости не более ±1 %. И это при том, что на указанных на схеме транзисторах устойчивая генерация начинается с индуктивностью колебательного контура 0,15…0,2 мкГн (желающие легко могут проверить), а собственная индуктивность выводов от платы до разъема 30 мм оказывается равной  0,1…0,14 мкГн. В другой статье [2] указывается погрешность до 1,5 % от верхнего предела (кстати, обратите внимание, нижний предел 0,5 мкГн с погрешностью 0,9 мкГн ― и это верно, иными словами измерение таких величин носит оценочный характер) как для маленьких, так и больших значений индуктивности, без учета собственной емкости катушек. А такая емкость может достигать соизмеримой с контурной величины и вносить дополнительную погрешность до 10…20 %.

В этой статье сделана попытка в какой-то мере восполнить отмеченный пробел и показать методы оценки погрешности измерений и способы применения действительно простой и полезной конструкции в лаборатории каждого радиолюбителя.

Вид собранной платы

Предлагаемая приставка к частотомеру для определения расчетным путем индуктивности в диапазоне 0,2 мкГн… 4 Гн отличается от прототипов пониженным напряжением на измеряемой индуктивности (амплитуда не более 100 мВ), что снижает погрешность измерения для катушек на малогабаритных кольцевых и замкнутых магнитопроводах и дает возможность измерить  с достаточной для практики точностью начальную магнитную проницаемость магнитопроводов. Кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без демонтажа.

Для многих начинающих радиолюбителей изготовление и оценка индуктивности катушек, дросселей, трансформаторов становится «камнем преткновения». Промышленные измерители малодоступны, самодельные законченные конструкции, как правило, сложны в повторении и при их настройке необходимы промышленные приборы. Поэтому особой популярностью пользуются простые приставки к частотомеру или осциллографу.

Описания и схемы подобных устройств были опубликованы в периодической литературе [1, 2]. Они просты в повторении, удобны в применении. Но сведения в статьях в части заявленных погрешностей и пределов измерения нередко приводят к ошибочным выводам и искаженным результатам. Так в [1] указано, что приставка позволяет измерить индуктивность более 0,1 мкГн, а погрешность измерения зависит от подбора конденсатора, который в авторской конструкции имеет допустимое отклонение номинальной емкости не более ±1 %. И это при том, что на указанных на схеме транзисторах устойчивая генерация начинается с индуктивностью колебательного контура 0,15…0,2 мкГн (желающие легко могут проверить), а собственная индуктивность выводов от платы до разъема 30 мм оказывается равной  0,1…0,14 мкГн. В другой статье [2] указывается погрешность до 1,5 % от верхнего предела (кстати, обратите внимание, нижний предел 0,5 мкГн с погрешностью 0,9 мкГн ― и это верно, иными словами измерение таких величин носит оценочный характер) как для маленьких, так и больших значений индуктивности, без учета собственной емкости катушек. А такая емкость может достигать соизмеримой с контурной величины и вносить дополнительную погрешность до 10…20 %.

В этой статье сделана попытка в какой-то мере восполнить отмеченный пробел и показать методы оценки погрешности измерений и способы применения действительно простой и полезной конструкции в лаборатории каждого радиолюбителя.

Принцип измерения индуктивности [2] основан на известном соотношении, связующим параметры элементов колебательного контура с частотой его резонанса (формула Томсона)

Формула Томсона 1

Здесь и далее во всех формулах частота указана в мегагерцах, емкость ― в пикофарадах, индуктивность ― в микрогенри.

При емкости контура Ск = 25330 пФ, формула упрощается

Формула Томсона 1

 

 где Т ― период в микросекундах.

В приставке (ее схема показана на рис. 1) используется генератор с эмиттерной связью в двухкаскадном усилителе, частота гармонических колебаний которого определяется емкостью конденсатора С1 и измеряемой индуктивностью Lx, подключаемой к пружинным зажимам Х1. Так как используется непосредственное соединение базы транзистора VT1 с коллектором VT2, то коэффициент петлевого усиления генератора высок, что обеспечивает устойчивую генерацию при изменении соотношения L/C в широком диапазоне. Коэффициент петлевого усиления пропорционален крутизне используемых транзисторов и может эффективно регулироваться  изменением тока эмиттеров, для чего используется  выпрямитель на диодах VD1, VD2 и управляющий транзистор VT3. Введение усилителя на транзисторе VT4 с КU= 8…9 позволило снизить амплитуду напряжения на контуре до уровня 80…90 мВ при выходной амплитуде 0,7 В. Эмиттерный повторитель обеспечивает работу на низкоомную нагрузку.

Устройство работоспособно при изменении напряжения питания в интервале 5…15 В, при этом вариации уровня выходного напряжения не превышают 20 %, а уход частоты F= 168,5 кГц (с катушкой высокой добротности, намотанной на сердечнике 50ВЧ при индуктивности L= 35 мкГн) не более 40 Гц!

рис.1 Принципиальная схема приставки

В конструкции можно использовать в позициях VT1, VT2 транзисторы КТ361Б, КТ361Г, КТ 3107 с любым буквенным индексом, хотя несколько лучшие результаты достигаются с КТ326Б, КТ363; в позиции VT3 ― кремниевые транзисторы структуры р-n-р, например, КТ209В, КТ361Б, КТ361Г, КТ3107 с любым буквенным индексом. Для буферного усилителя (VT4, VT5) пригодно большинство высокочастотных транзисторов. Параметр h21Э для транзистора VT4 ― более 150, для остальных не менее 50.

Диоды VD, VD2 ― любые высокочастотные кремниевые, например, серий КД503, КД509, КД521, КД522.

Резисторы ― МЛТ-0,125 или аналогичные. Конденсаторы, кроме С1, ― малогабаритные соответственно керамические и электролитические, допустим разброс 1,5…2 раза.

Конденсатор С1 емкостью 25330 пФ определяет точность измерения, поэтому ее значение желательно подобрать с отклонением не более ±1 % (можно составить из нескольких термостабильных конденсаторов, например 10000+10000+5100+ 220пФ из группы КСО, К31. Если нет возможности точно подобрать емкость, можно воспользоваться описанной ниже методикой.

В качестве разъема Х1 удобно использовать пружинящие зажимы для «акустических» кабелей. Разъем Х3 для соединения с частотомером ― СР–50-73Ф.

Детали монтируют на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

рис.2 Чертеж печатной платы

Допустимо использовать навесной монтаж. В качестве корпуса для приставки можно применить любой подходящий по размерам коробок  из любого материала. Разместить разъем Х1 необходимо так, чтобы обеспечить минимальную длину  соединяющих его с платой проводников. На фото, для примера, показан аккуратно выполненная конструкция от Павла Семина.

Фото внешнего вид

Фото внутреннего монтажа

Вид сбоку

После проверки правильности монтажа следует подать питание напряжением 12 В, не подключая катушки к разъему Х1. Напряжение на эмиттере VT5 должно быть примерно равным половине питающего напряжения; если отклонение больше, потребуется подбор резистора R4. Ток потребления окажется близким к 20 мА. Присоедините  к  разъему  Х1  катушку  Lx  индуктивностью  в  пределах десятков―сотен микрогенри (точное значение некритично), а к разъему Х3 ― осциллограф или высокочастотный вольтметр. На выходе приставки должно быть переменное напряжение 0,45…0,5 В эфф (амплитудное значение 0,65…0,7 В). При необходимости его уровень можно установить в диапазоне 0,25…0,7 Вэфф подбором  резистора R8.

Теперь можно приступить к калибровке приставки, подключив ее к частотомеру.

Это можно сделать несколькими  методами.

Если  есть  возможность  измерить с точностью  не хуже 1 %  катушку  на незамкнутом магнитопроводе  с  индуктивностью  порядка   десятков-сотен  мкГ , то используя ее как образцовую, подберите емкость конденсаторов С1  так, чтобы показания  приставки совпали с требуемым значением.

Во втором случае понадобится один термостабильный эталонный конденсатор, емкость которого не менее 1000 пФ и известна с высокой точностью. В крайнем случае, если нет возможности точно измерить емкость, можно применить конденсаторы КСО, К31 с допуском ±2―5 %, смирившись с вероятным увеличением погрешности. Автор использовал конденсатор К31-17 с номинальной емкостью 5970 пФ ±0,5 %.   Сначала по частотомеру фиксируем частоту F1 для катушки Lx без дополнительного внешнего конденсатора. Затем присоединяем параллельно катушке эталонный конденсатор Cэт и фиксируем частоту F2. Теперь можем определить реальную входную емкость собранной приставки и индуктивность катушки Lx по формулам.

Формулы

Чтобы можно было пользоваться приведенными в начале статьи упрощенными формулами, нужно подбором группы конденсаторов С1 установить емкость Свх равной 25330±250 пФ. После окончательной корректировки емкости конденсаторов С1 сделайте контрольный замер по приведенной выше методике, чтобы убедиться, что емкость Свх соответствует требуемой.

После этого приставка готова к работе. Попробуем оценить ее возможности; для этого проведем несколько опытов.

  1. При измерении малых значений индуктивности большую погрешность вносит собственная индуктивность приставки, состоящая из индуктивности проводников, соединяющих разъем Х1 с платой, и индуктивности монтажа. Попробуем ее измерить. Сначала замкнем контакты разъема Х1 прямым коротким проводником. Скрученные провода, идущие к разъему Х1 длиной 30 мм, и перемычка длиной 30 мм образуют один виток катушки. Если в генераторе транзисторы КТ326Б, колебания возникают только при ударном возбуждении контура путем периодичного включения питания; при этом частота F1 = 2,675…2,73 МГц, что соответствует индуктивности 0,14 мкГн (с транзисторами КТ3107Б генерация совсем не возникает). Теперь сделаем из провода диаметром 0,5 мм кольцо диаметром 3 с расчетной индуктивностью [3] около 0,08 мкГн и подключим к Х1. Для генератора на транзисторах КТ326Б частотомер показал значение 2,310 МГц, что соответствует индуктивности 0,19 мкГн. Вариант на транзисторах КТ3107Б генерировал только при ударном возбуждении контура. Таким образом, собственная индуктивность приставки оказалась в пределах 0,1…0,14 мкГн.

Выводы: высокая точность измерений обеспечивается для индуктивности более 5 мкГн. При значениях в интервале 0,5… 5 мкГн надо учитывать собственную индуктивность 0,1…0,14 мкГн. При  индуктивности менее 0,5 мкГн измерения носят оценочный характер. Уверенно регистрируемая минимальное значение индуктивности 0,2 мкГн.

  1. Измерение неизвестной индуктивности. Допустим, для нее частота F1= 0,16803 МГц, что по упрощенной формуле расчета индуктивности дает 35,42 мкГн.

При проверке с эталонным конденсатором частота F2 = 0.15129 МГц соответствует индуктивности 35,09 мкГн. Погрешность ― менее 1 %.

  1. Используя измеренную индуктивность в качестве образцовой, можно оценить входную емкость генератора. Емкость контура состоит из емкости группы конденсаторов С1 и емкости Сген, состоящей из суммы емкости монтажа и емкости, вносимой транзисторами VT1, VT2, т. е. Свх= С1+Сген.

Чтобы определить величину Сген, отключаем конденсаторы С1 и измеряем с используемой индуктивностью частоту F3. Теперь Сген можно рассчитать по формуле

Формула 3

В авторском варианте приставки с транзисторами КТ3107Б емкость Сген равна 85 пФ, а с транзисторами КТ326Б ― З9 пФ. По сравнению с требуемым значением 25330 пФ это меньше 0,4 %, что позволяет применять практически любые высокочастотные транзисторы без заметного влияния на точность измерения..

  1. Благодаря большой собственной емкости приставки, при измерении индуктивности до 0,1 Гн погрешность, вносимая собственной емкостью катушек, несущественна. Так при измерении индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора от транзисторных приемников получилось значение L = 105,6 мГн. При дополнении колебательного контура эталонным конденсатором 5970 пФ получилось другое значение ― L=102 мГн, а собственная емкость обмотки Стр= Сизм– С1 = 25822 – 25330 = 392 пФ.
  2. Амплитуда на измерительном колебательном контуре величиной 70…80 мВ оказывается меньше порога открывания кремниевых p-n переходов, что позволяет во многих случаях измерять индуктивность катушек и трансформаторов прямо в схеме (естественно, обесточенной). Благодаря большой собственной емкости приставки (25330 пФ), если емкость в измеряемой цепи не более 1200 пФ, погрешность измерения не превысит 5 %.

Так при измерении индуктивности катушки контура ПЧ (емкость контура не более 1000 пФ) непосредственно на плате транзисторного приемника получено значение 92,1 мкГн. При измерении индуктивности катушки, выпаянной из платы, расчетное значение оказалось меньше ― 88,7мкГн (погрешность менее 4 %).

Для подключения к катушкам индуктивности, размещенных на платах, автор использует щупы с соединительными проводами длиной 30 см, скрученных с шагом одна скрутка на сантиметр. Ими вносится дополнительная индуктивность 0,5…0,6 мкГн ― это важно знать при измерении малых величин,  для оценки ее достаточно замкнуть щупы  между  собой.

В заключение еще несколько полезных советов.

Определить магнитную проницаемость кольцевого магнитопровода без маркировки можно по следующей методике. Намотать 10 витков провода, равномерно распределив его по кольцу, и измерить индуктивность обмотки, а полученное значение индуктивности подставить в формулу:

Формула 4

В практических расчетах удобно пользоваться упрощенной формулой для расчета числа витков на кольцевых магнитопроводах

Формула 5

 

 

Значения коэффициента k для ряда широкораспространенных кольцевых магнитопроводов по данным В. Т. Полякова приведены в табл. 1.

Таблица 1

Типоразмер К18х8х4 К18х8х4 К18х8х4 К18х8х4 К18х8х4 К18х8х4
Магнитная проницаемость 3000 2000 1000 2000 1000 400
k 21 26 37 31 44 70

Для широко распространенных броневых магнитопроводов из карбонильного железа [5] индуктивность удобнее рассчитывать в микрогенри, поэтому введем коэффициент m, и формула соответственно изменится:

Формула 6

Некоторые значения для распространенных броневых магнитопроводов приведены в табл. 2.

Сердечник СБ-9а СБ-12а СБ-23-17а СБ23-11а
m 7.1 6.7 4.5 4.0

Составить подобную таблицу для имеющихся у вас кольцевых и броневых магнитопроводов, воспользовавшись предлагаемой приставкой, не составит большого труда.

ЛИТЕРАТУРА

1.Гайдук П. Частотомер измеряет индуктивность. ― Радиолюбитель, 1996, № 6, с. 30.

  1. L-метр с линейной шкалой. ― Радио, 1984, № 5, с. 58, 61.
  2. Поляков В. Катушки индуктивности. ― Радио, 2003, № 1, с. 53.
  3. Поляков В. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. ― М.: Патриот, 1990, с. 137, 138.
  4. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя. /Терещук Р. М. и др./ ― Киев: Наукова думка, 1987, с. 104.

   С.Беленецкий, US5MSQ                  Луганск   Украина                 Радио, 2005, №5, с.26-28

Источник http://us5msq.com.ua

Опубликовано в Измерения

Приставка-спикерфон предназначена для громкоговорящей телефонной связи. Занятие линии АТС при входящем вызове и отбой соединения после завершения разговора происходят автоматически. Устройство обеспечивает четыре режима работы, которые выбираются переключателем. Предусмотрено раздельное регулирование уровней приёма и передачи, сигналы в линии отображаются стрелочным индикатором.

Внешний вид телефонной приставки показан на фото:

 shemu1

Приставка может устанавливаться на компьютерном или рабочем столе, в ванной комнате или на кухне, на прикроватной тумбочке в спальне и т.п. Использование приставки избавляет от необходимости нажимать какие-либо кнопки для ответа на поступивший звонок (как на телефонах с режимом «свободные руки») или снимать с аппарата трубку и прижимать её плечом к уху, если в момент звонка вы чем-то заняты. Не требуется никаких манипуляций и по окончанию разговора – отбой соединения приставка также выполнит автоматически.

Устройство может работать в одном из четырёх режимов:

Режим 1. «ОТКЛЮЧЕНО». Может применяться, когда пользователь отсутствует, а звонки должны поступать, например, на автоответчик;
Режим 2. «РУЧНОЙ».  Позволяет подключиться к телефонной линии из режима «ОТКЛЮЧЕНО» и вести разговор после того, когда линия АТС уже занята, например, если ведется разговор с параллельного телефона, сработал автоответчик или АОН;
Режим 3. «АВТОМАТИЧЕСКИЙ». Это основной режим работы, при котором автоматически устанавливается соединение и ведётся разговор, по завершению которого, соединение автоматически разрывается;
Режим 4. «ИНФОРМАТОР». При входящем вызове линия АТС автоматически занимается и позвонившему абоненту передаётся ранее записанное сообщение (OGM), после чего соединение автоматически разрывается.

Принципиальная схема приставки показана на рисунке:

11

 

Технические характеристики приставки:

Линия АТС:

  1. напряжение на клеммах «линия АТС» устройства после установления соединения Uлин=9В;
  2. ток линии после установления соединения Iлин=34мА;

Источник питания:

  1.  три батареи типоразмера «АА» с общим напряжением Uпит=4,5В;
  2.  минимальное напряжение питания Uпит.мин=3,0В;
  3.  ток потребления при Uпит=4,5В в не активированном состоянии не более Ist.by =1мкА;
  4.  ток потребления при Uпит=4,5В в активированном состоянии во всех режимах, кроме режима «ОТКЛЮЧЕНО»   и минимальной громкости не более Iраб=15мА;
  5.  ток потребления при Uпит=4,5В в активированном состоянии во всех режимах, кроме режима «ОТКЛЮЧЕНО» и максимальной громкости  не более Iраб=45мА;
  6.  ток потребления при Uпит=4,5В при нажатии кнопки «ЗАПИСЬ» не более Iзап.сообщ=25мА;
  7.  ток потребления при Uпит=4,5В при нажатии кнопки «ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ» не более Iвоспр.сообщ=33мА;

Работа устройства:

1. Подключение источника питания.
Условимся, что переключатель SA1 «РЕЖИМ» находится в положении, показанном на схеме. При установке батарей все элементы схемы, подключенные к точке «а», получат питание. Тогда через дифференцирующую цепь С4-R7 триггер DD2.1 установится в «нулевое» состояние. С вывода 2DD2.1 лог.1 установит триггер DD2.2 также в «нулевое» состояние. В результате через R30 ключ питания VT4 закрыт - элементы схемы, подключенные к точке «б» обесточены, транзистор VT3 закрыт, поэтому, закрыт и ключ линии VT2 – линия АТС не занята. С вывода 12DD2.2 лог.1 установит счетчик DD3.1 в начальное состояние (на всех выходах лог.0), а с вывода 13DD2.2 лог.0 запретит работу тактового генератора DD1.2. За время не более Т=1сек зарядится С15 и счетчик DD3.2 установится в исходное состояние (на всех выходах лог.0).

2. Запись и проверка информационного сообщения (OGM).
В качестве энергонезависимой памяти речевых сообщений использован чипкордер DD4 типа ISD1620. Микросхема позволяет записывать сообщения длительностью от 13сек. до 40 сек. Длительность задаётся резистором R48 и при его номинале R=67К составляет 17 секунд. Типовой ток потребления в не активированном состоянии не превышает Ist.by=0,5мкА. Для записи нажимают и удерживают кнопку SB2 «ЗАП». Через развязывающий диод VD14 затвор VT4 подключается к минусу питания, и транзистор открывается. На входе 2DD4 также низкий уровень напряжения и чипкордер активируется в режиме записи. Светодиод HL3 включается и можно произносить фразу. Сообщение, например, «Соединение установлено. Дождитесь моего ответа. Если я не отвечаю, то положите трубку» произносят в микрофон BM1. Через С26 и С27 сигнал с микрофона поступает в чипкордер и записывается. Транзистор VT15 закрыт, поэтому на входе 3DA2 высокий уровень напряжения с резистора R46 и ток потребления микросхемой DA2 не превышает Ist.by=500мкА. В конце сообщения кнопку SB2 отпускают, светодиод HL3 гаснет и DD4 переходит в состояние «st.by». Чтобы проверить запись, нажимают и удерживают кнопку SB3 «ВОСПР». Через развязывающий диод VD13 транзистор VT4 открывается, и питание поступает на УМЗЧ DA3. Чипкордер активируется в режиме воспроизведения и с его выхода 13DD4 аудиосигнал через R49, C41, С42 и R58 поступает на вход 4DA3 – из динамика BF1 звучит записанное сообщение. Пока длится сообщение, светодиод HL3 мигает, указывая на режим воспроизведения. Транзистор VT10 закрыт и не оказывает влияния на сигнал. Микросхема DA2 также остаётся выключенной высоким уровнем напряжения на 3DA2. По завершению воспроизведения  светодиод HL3 гаснет, DD4 переходит в состояние «st.by» и кнопку SB3 можно отпустить.

3. Режим «ОТКЛЮЧЕНО».
Режим установлен при положении переключателя SA1, показанном на схеме, т.е. когда контакты 1-3 во всех секциях SA1 замкнуты. При входящем вызове переменное напряжение амплитудой U=90…120В выделяется с линии разделительными конденсаторами С1, С7 и через R1, R6 поступает на диодный мостик VD4. Через резистор R9 выпрямленное напряжение поступает на стабилитрон VD6 и ограничивается на уровне не более Uстаб=4,0В. Конденсатор С9 сглаживает пульсации, а резистор R14 способствует быстрой разрядке С9 по окончанию посылки вызова. Таки образом на резисторе R14 формируется «огибающая» вызывного напряжения с необходимой амплитудой. Через R16 напряжение «огибающей» должно поступить на узел включения устройства (DD2.1, DD1.1 и DD2.2), но контактами 1-3SA1 нижний вывод R16 подключен к общему проводу схемы, поэтому приставка не реагирует на входящий вызов, и, следовательно, не включается.

4. Режим «РУЧНОЙ»
Режим устанавливается, когда SA1 переводят в положение замкнутых контактов 1-2. Затвор VT4 подключается к общему проводу, транзистор открывается и на элементы схемы, подключенные к точке «б» поступает питание. Через R13 затвор транзистора VT2 также подключается к минусу питания. Транзистор открывается и к линии подключается нагрузка – транзистор VT16. Линия занимается и можно вести разговор. Через развязывающие диоды VD15, VD16 вход 12DA2 (дополнительно через замкнутые контакты 4-5SA2) и вход 3DA2  через замкнутые контакты SA1 подключены к минусу питания, поэтому микросхема спикерфона DA2 работает обычным образом. Микросхема DA2 типа ЭКР1436ХА2, производимая НПО «ИНТЕГРАЛ» в г. Минске (аналоги: КР1064ХА1 – АО «СВЕТЛАНА, г. С-Петербург; МС34118 - «MOTOROLA»), представляет собой управляемый голосом усилитель для телефонных аппаратов. Микросхема выпускается давно, подробна описана в литературе по телефонии и в устройстве применяется по типовой схеме включения, поэтому, здесь рассматриваться не будет. Переменными резисторами R39 и R55 регулируют уровни соответственно передачи и приёма. Элементы С61, R66, R67, R68 и С62 – балансная цепь, согласующая устройство с импедансом телефонной линии. Составной транзистор VT16 модулирует линию с частотой речи. Постоянный ток линии (ток удержания) зависит от положения движка подстроечного резистора R62, который задаёт положительное смещение на базе транзистора, подаваемое с фильтра R61-C45.

Сигнал с линии, проходя через разделительный С16 и резистор R17, ограничивается диодами VD7 и VD8 на уровне не более Uразг=0,8В, затем усиливается по амплитуде каскадом на VT8. С коллектора VT8 усиленный сигнал детектируется диодами VD10, VD11 и сглаживается конденсатором С25. Стрелочный индикатор PV1 отображает уровень сигналов (приём или передача) в линии. Когда напряжение на конденсаторе С25 достигает Uзар=1,5В, то начинает открываться VT13, в цепь стока которого включен светодиод HL2. Светодиод вспыхивает с яркостью, зависящей от уровня сигнала в линии. При нажатии на кнопку SB1 «БАТ», индикатор покажет уровень напряжения батарей.

Если потребуется чтобы абонент вас не слышал, то переключатель SA2 «MUTE» переводят в положение, когда замыкаются контакты 4-6 и 1-3. В этом случае на вход 12DA2 с резистора R37 поступит высокий уровень напряжения и микрофонный усилитель в составе DA2 (вход 11DA2 и выход 10DA2) отключится. Так как транзистор VT12 открыт лог.1-цей с выхода 3DD1.2, то светодиод HL3 включится (через замкнутые контакты 1-3SA2) и покажет отключенное состояние микрофона. В этом случае индикатор PV1 будет отображать только уровень принимаемого сигнала.

Завершают телефонный разговор  в режиме «РУЧНОЙ» переводом устройства в режим «ОТКЛЮЧЕНО». Если микрофон остался выключенным, то светодиод HL3 свечением напомнит о необходимости вернуть SA2 в исходное положение.

5. Режим «АВТОМАТИЧЕСКИЙ»
Режим устанавливается при положении переключателя SA1, когда во всех секциях замкнуты контакты 1-4. С началом посылки вызова на вход 6DD2.1 поступит высокий уровень напряжения и переключит триггер DD2.1 в «единичное» состояние. С выхода 2DD2.1 лог.0 через R30 откроет транзистор VT4 и на элементы схемы, подключенные к точке «б», поступит напряжение питания. Этот же лог.0 с выхода 2DD2.1 поступит на вход 10DD2.2 и разрешит работу триггера DD2.2. По окончании посылки вызова элемент DD1.1 сформирует лог.1 на тактовом входе 11DD2.2 и триггер DD2.2 переключится в «единичное» состояние. Лог.1 с выхода 13DD2.2 поступит на затвор VT3 и откроет этот транзистор, вследствие чего откроется VT2. Телефонная линия занимается. С выхода 13DD2.2 лог.1 также поступит на вход 1DD1.2 и разрешит работу тактового генератора, формирующего импульсы с периодом следования Т=0,5сек. С выхода 12DD2.2 лог.0 разрешит работу счетчика DD3.1, на тактовый вход 2DD3.1 которого поступают импульсы от генератора DD1.2. Счетчик подсчитывает эти импульсы.
С первым импульсом лог.1 появится на выходе 3DD3.1, который никуда не подключен. Это значит, что сформируется пауза, равная длительности одного такта, необходимая для завершения переходных процессов, возникающих при коммутации линии АТС. При втором импульсе лог.1 появится на выходе 4DD3.1 и поступит на вход 9DD1.3. На второй вход 8DD1.3 поступают импульсы с RC-генератора (вывод 5DA1) в составе тонального декодера DA1 типа LMC567CN. Элементами R5, R3 и С5 задана частота Fген=850Гц. С выхода 10DD1.3 через R20 и разделительный С21 импульсы поступают на базу VT16  и передаются в линию. На затворе транзистора VT15 лог.1 с выхода 1DD2.1, поэтому он открыт, следовательно, DA2 активирована и транслирует все сигналы с линии АТС на вход УМЗЧ DA3. На затворе транзистора VT14 лог.0, поэтому микрофон BM1 отключен.
Сигнал длится в течение двух тактов. С четвёртым импульсом лог.1 появляется на выходе 5DD3.1 и поступает на затвор VT11. Сигнал прекращается, а транзистор VT11 открывается и запускает воспроизведение записанного OGM. Для синхронизации работы тактового генератора DD1.2 и чипкордера DD4 используется выход УМЗЧ D-класса в составе DD4. ШИМ-сигнал с выхода 11DD4 поступает на затвор VT1. Транзистор, открываясь и закрываясь с частотой ШИМ-сигнала, поддерживает низкий уровень на входе 2DD1.2, не давая зарядиться конденсатору С8 до порога переключения элемента DD1.2. Транзистор VT10 открыт, поэтому сигнал с выхода 13DD4 не поступает на вход 4DA3. По окончанию воспроизведения генератор DD1.2 продолжит работу и в течение двух тактов опять звучит сигнал. Таким образом, при входящем вызове линия автоматически занимается и позвонивший слышит сигнал, после которого информационное сообщение, затем опять сигнал. С восьмым тактовым импульсом лог.1 появляется на выходе 6DD3.1 и поступает на вход 1DD3.1.
Счет импульсов запрещается и счётчик DD3.1 остается в таком состоянии до завершения разговора. Через резистор R25 лог.1 поступает на затвор VT14 и микрофон включается. Так же, как в режиме «РУЧНОЙ», индикатор отображает уровень сигналов в линии. Для отключения микрофона также используют SA2 «MUTE», но, в отличие от режима «РУЧНОЙ», на затвор VT12 теперь поступают импульсы с тактового генератора, поэтому светодиод HL3 будет мигать.

5.1 Реле времени и детектор речи.
В положении переключателя SA1, когда замкнуты контакты 1-4, минусовая обкладка конденсатора С20 подключается к минусу питания и вместе с элементами R21, VD9, DD1.4 конденсатор образует реле времени с выдержкой порядка Т=20сек. Это время определяет максимальную паузу в разговоре. Если позвонивший и отвечающий абоненты молчат, то через Т=20сек. приставка автоматически отключится от линии. Если в линии одновременно отсутствуют сигналы приёма и передачи, то С20 зарядится до порога переключения элемента DD1.4 и на его выходе появится лог.0. Конденсатор С22 преобразует лог.0 в импульс с низким уровнем, который поступит на вход 11DD2.2. Триггер DD2.2 работает в счетном режиме, поэтому, по заднему фронту импульса в триггер с входа 9DD2.2 запишется лог.0 и он установится в исходное «нулевое» состояние. Лог.0 с выхода 13DD2.2 поступит на затвор VT3 и закроет его, следовательно, закроется ключ линии VT2 и соединение разорвётся. С выхода 12DD2.2 лог.1 с небольшой задержкой, определяемой элементами R4-С3, поступит на вход 3DD2.1. Вход 5DD2.1 постоянно подключен к минусу питания, поэтому в триггер DD2.1 запишется лог.0 и он переключится в начальное «нулевое» состояние. С выхода 2DD2.1 через R30 лог.1 поступит на затвор VT4. Транзистор закроется и питание с точки «б» отключится. Соответственно, перестанет работать тактовый генератор DD1.2, а счетчик DD3.1 сбросится. Устройство вернётся в состояние ожидания вызова. Если хотя бы один абонент разговаривает и пауза между фразами не превышает Т=20сек, то сигнал с ограничителя уровня VD7-VD8 через разделительный С18 и резистор R22 поступает на детектор речи – транзистор VT5. На коллекторе VT5 формируются импульсы с высоким уровнем напряжения, длительность которых зависит от длительности фраз говорящих абонентов, а амплитуда от громкости речи. Через R29 импульсы поступают на затвор VT9. Если амплитуда импульсов не менее Uимп=1,5V, то транзистор VT9 открывается и свои переходом сток-исток шунтирует конденсатор С20. Происходит периодический «перезапуск» реле времени и «отсчёт» времени начинается сначала. Если микрофон отключен, то реле времени блокируется открытым транзистором VT14 через замкнутые контакты 4-6SA2, поэтому пауза в разговоре не приведёт к отключению устройства.

5.2 Детектор сигнала «занято»
В конце разговора позвонивший абонент укладывает трубку и в линии появляются короткие гудки, т.е. сигнал «занято». Стандартный сигнал «занято» представляет собой чередование импульсов и пауз с одинаковыми длительностями Т=0,3…0,4сек, уровнем от -5 до -30дБ и частотой импульсов F=425 +/-25Гц. Наличие этого сигнала определяет схема детектора на элементах DA1, DD3.2, VT7 и формирует команду отключения приставки. Сигналы линии снимаются с движка подстроечного резистора R2 и через С6 поступают на вход 3DA1. Тональный декодер DA1 из всего частотного спектра выделяет и декодирует только сигналы с частотой F=425Гц. После декодирования на выходе 8DA1 формируются импульсы с низким уровнем, под действием которых через R12 конденсатор С15 разряжается. За время следования импульсов конденсатор С15 через R15 не успевает зарядиться до высокого уровня, поэтому на входе 15DD3.2 удерживается низкий уровень напряжения. Работа счетчика DD3.2 разрешена и он начинает подсчитывать импульсы, поступающие от тактового генератора DD1.2. При достижении счётом 8-ми на выходе 14DD3.2 появляется лог.1 и транзистор VT7 открывается. На входе 11DD2.2 устанавливается лог.0. Такое состояние продлится, пока счетчик DD3.2 не досчитает до 15-ти. После этого на выходе 14DD3.2 лог.1 сменится лог.0-м, транзистор VT7 закроется и на входе 11DD2.2 сформируется перепад от низкого уровня напряжения к высокому по которому триггер DD2.2 переключится в исходное «нулевое» состояние. Это приведет к отключению от линии АТС и снятию питания в точке «б». Устройство вернётся в состояние ожидания вызова. Частотный спектр речи также может содержать сигналы с частотой F=425Гц, которые будут декодироваться. Но, в отличие от сигнала «занято» они появляются хаотично или редко, поэтому, конденсатор С15 через R15 будет успевать заряжаться до высокого уровня напряжения между импульсами и счетчик DD3.2 периодически будет сбрасываться. Появление сигналов с частотой F=425Гц в процессе разговора отображает светодиод HL1, подключенный к выходу 11DD3.2 через усилитель тока VT6.

Закончить телефонный разговор принудительно можно, если нажать и отпустить кнопку SB1 «СБРОС», при этом произойдёт такой же процесс, как при открытии и закрытии VT7.

6. Режим «ИНФОРМАТОР»
Устанавливается, если переключатель SA1 в положении, когда во всех секциях замкнуты контакты 1-5. Для этого режима рекомендуется переписать информационное сообщение. Например, «Это телефонный информатор. Перезвоните мне на сотовый телефон». Процесс занятия линии при входящем вызове, формирование сигналов и сообщения происходит так же, как в режиме «АВТОМАТИЧЕСКИЙ». Разница в том, что замкнутые контакты 1-5SA1 к минусу питания подключают катод диода VD12, при этом конденсатор С20, наоборот, от минуса питания отключается. В этом случае через диод VD12 шунтируется затвор VT9. Транзистор постоянно закрыт и не оказывает влияния на элемент DD1.4. После информационного  сообщения лог.1 появляется на выходе 6DD3.1 и через R21 сразу поступает на входы 5,6DD1.4 (конденсатор С20 отключен). С выхода 4DD1.3 лог.0 преобразуется в импульс и далее происходит процесс отключения приставки. Таким образом, после сообщения приставка сразу отключается от линии АТС.

Если режим «ИНФОРМАТОР» рассматривать как дополнительную опцию, в которой нет необходимости, то элементы, выделенные синим цветом из схемы можно удалить, а переключатель SA1 применить с меньшим числом положений. В этом случае в режиме «АВТОМАТИЧЕСКИЙ» сигналы прозвучат друг за другом.

В заключение темы несколько фрагментов сборки устройства.

Вертикальное исполнение устройства занимает меньше места на столе, поэтому специально для приставки был приобретён дешёвый китайский приёмник, выполненный в виде небольшой звуковой колонки, от которого используется только корпус. После разборки корпус подготавливается для размещения в нём схемы устройства. Сверлятся необходимые отверстия для переключателей, светодиодов и телефонных разъёмов типа «RJ», приклеиваются крепёжные стойки для плат, изготавливаются фальшпанели для переменных резисторов и для кнопок устанавливается стрелочный индикатор, переключатели и т.д.

shemu2

shemu3

shemu4

shemu5

shemu6

После монтажа всей схемы сборка корпуса:

shemu7

 

shemu8

После сборки остаётся установить батарейки и устройство готово к работе:

shemu9

 

shemu10

Видеоролик. Работа устройства в разных режимах.

 

Опубликовано в Бытовая электроника
 

Топ

Управление…

Автор разработал программу и устройство для управления различными электро и…

ТЕЛЕФОННАЯ…

Приставка-спикерфон предназначена для громкоговорящей телефонной связи. Занятие линии АТС…

Цифровой…

Цифровой вольтамперметр предназначенный для установки в блок питания для отображения…

Вольтамперметр на…

Pахотел повторить, но буржуй просил за прошитый МК 14 евро, было принято решения догнать…

Импульсный…

Импульсный преобразователь сетевого напряжения Применение импульсного преобразователя…

Импульсный блок…

Импульсный блок питания 180Вт Мощность блока питания — около 180 Вт, выходное напряжение…
500 схем для радиолюбителей - Подборка книг (DJVU)

500 схем для…

1. 500 схем для радиолюбителей. Приемники2. 500 схем для радиолюбителей. Усилители…

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ…

В теме представлено таймерное устройство, управляющее освещением багажника ВАЗ-2114, но…

Простой…

Автоматические измерители КСВ приобрели заслуженную популярность благодаря тому, что не…

ЛЕГЕНДАРНАЯ «СДУ С…

В 1984 году журнал РАДИО опубликовал схему СДУ, в которой использовался принцип цифрового…

ИНДИКАТОР УРОВНЯ…

Принципиальная схема индикатора показана на рисунке. Эта схема использовалась для…

Голосовой монитор…

Голосовой монитор (далее – монитор) предназначен для контроля телефонной линии или…