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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Citofono per 100 abbonati. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Progettista radioamatore Il sistema, composto da un'unità base situata nell'abitazione del custode all'ingresso di un condominio, e dalle unità utente installate negli appartamenti, fornisce una comunicazione duplex duplex tra il custode e i residenti. La sua particolarità è che tutti i blocchi sono collegati in parallelo a una sola coppia di fili. Ciò distingue il dispositivo proposto dai centralini convenzionali, durante l'installazione dei quali è necessario posare un cavo multipolare con coppie di fili separate per ciascun abbonato. L'idea di un citofono a due fili (linea) non è nuova. I sistemi di comunicazione vocale domestica basati su questo principio vengono prodotti all'estero da molto tempo. Una breve descrizione e uno schema semplificato di uno di essi, CD2000, è disponibile in [1]. Tuttavia, l'unità base di questo sistema è molto complessa e contiene molti microcircuiti che non hanno analoghi domestici. Il dispositivo proposto funziona secondo lo stesso principio, ma è molto più semplice ed è costruito su elementi economici ampiamente disponibili. I citofoni industriali, di norma, offrono l'opportunità non solo di negoziare, ma anche di controllare a distanza la serratura elettromagnetica sulla porta d'ingresso. Tuttavia, in condizioni amatoriali è difficile realizzare un dispositivo che non possa essere danneggiato dagli hooligan. Nella versione proposta, l'unità base non è destinata ad essere installata in un luogo accessibile al pubblico; deve essere costantemente sotto la supervisione di una persona in servizio. Dopo aver contattato l'appartamento desiderato e aver accertato se il visitatore può entrare, l'addetto aprirà manualmente la porta. Ad una base è possibile collegare fino a cento unità utente. (Più precisamente, è possibile assegnare fino a cento numeri diversi agli abbonati. Quale numero massimo di numeri funzionerà in modo affidabile il citofono dipende da condizioni specifiche: la lunghezza e il percorso del cavo, il livello di interferenza esterna. - Ed. ). Per stabilire una connessione con uno qualsiasi di essi, l'operatore deve semplicemente comporre sulla tastiera della centrale il numero di due cifre assegnato all'utente chiamato. L'unità che riceve la chiamata passerà automaticamente dallo stato passivo a quello operativo in due secondi, l'indicatore LED su di essa si accenderà e verrà emesso un tono di chiamata per 2 secondi. Da questo momento in poi viene stabilita la comunicazione vocale. Al termine della conversazione, l'operatore preme il pulsante “Termina chiamata” sul telecomando: la connessione termina e il sistema ritorna allo stato originale. UNITÀ BASE La parte principale del circuito del blocco base è mostrata in Fig. 1, e lo schema del suo alimentatore (e dell'intero sistema) è in Fig. 2. Nel momento in cui viene attivata la tensione di +12 V, il circuito C3R1 genera un impulso che riporta i trigger sugli elementi DD1.1, DD1.2 e DD2.1 al loro stato originale. Il segnale di impostazione iniziale viene fornito per attivare DD6.1 tramite il diodo VD5 dal pin 3 dell'elemento DDI.2. Grazie ai circuiti di feedback, in una frazione di secondo anche i trigger DD2.2, DD6.2 torneranno allo stato originale. Poiché il transistor VT3 è chiuso, non c'è tensione di alimentazione sul nodo di conversazione (sui transistor VT1, VT2, VT4-VT7) e sugli abbonati.
Durante la composizione del numero dell'unità dell'utente, i codici binari delle sue cifre vengono inviati ai pin 3-6 della presa XP1 e ciascun codice è accompagnato da un impulso sul pin 2. Il primo degli impulsi cambia lo stato del trigger DD2.1 al contrario. Di conseguenza, la differenza di livello sul pin 1 del trigger, differenziata dal circuito C9R14, scrive il codice delle decine del numero dell'abbonato nel contatore DD4 (che in questo caso funge da normale registro).
Il secondo impulso sul pin 2 della spina XP1 modifica nuovamente lo stato del trigger DD2.1. Ora la polarità richiesta ha una differenza di livello sul pin 2 del trigger, differenziata dal circuito C8R15. Di conseguenza, il codice numerico delle unità del numero viene inserito nel registro DD3 e il trigger degli elementi DD1.1, DD1.2 entra nello stato di registro. 0 sul pin 3 dell'elemento DD1.2. Il transistor VT3 si apre alimentando il posto di conversazione dell'unità base. Attraverso il resistore R16, la tensione di alimentazione viene fornita alla linea che collega l'unità base con le unità utente. Dopo circa 2 s (il ritardo dipende dalla costante di tempo del circuito R10C7), necessari per caricare i condensatori nelle unità utente, cambia lo stato del trigger DD2.2. Ora il suo output è 12 - log. 0. Questo sblocca il generatore di impulsi di clock sugli elementi DD5.1, DD5.2 e il contatore DD7 che conta gli impulsi. Il periodo di ripetizione dell'impulso del generatore è di 12 ms. Le uscite del contatore (pin 6, 11, 14 di DD7) sono collegate agli ingressi di indirizzo del multiplexer DD8. I diagrammi di tensione nei punti caratteristici dell'unità base durante la composizione del numero 25 sono mostrati in Fig. 3.
Il codice parallelo del numero dell'abbonato, fornito dalle uscite dei registri DD3 e DD4 agli ingressi X0-X7 del multiplexer DD8, viene convertito in seriale all'uscita 3 di quest'ultimo. Grazie agli impulsi di clock che arrivano all'ingresso S del multiplexer, la durata dei suoi impulsi di uscita corrisponde al log. 1 codice equivale a 6 ms. Un dispositivo one-shot (trigger DD6.2 con circuito di feedback R30C15) forma impulsi di clock con una durata di 0,5 ms. Gli impulsi di uscita del monostabile e del multiplexer DD8 vengono sommati logicamente dall'elemento DD5.3, alla sua uscita si forma una sequenza in cui il log. 0 corrisponde a quelli brevi (0,5 ms) e log. 1 - impulsi lunghi (6 ms). Attraverso l'elemento DD5.4, il resistore R12 e il diodo VD3, questa sequenza viene fornita alla base del transistor VT2 e quindi alla linea di comunicazione. L'ampiezza del messaggio in codice all'uscita dell'unità base è di circa 2 V. Dopo l'ottavo impulso dell'orologio viene visualizzato un registro. 1 al pin 2 del contatore DD7 e l'ingresso R del trigger DD2.2 ad esso collegato. Ciò riporta il trigger al suo stato originale. Tronco d'albero. O al suo perno 12 è sostituito da un registro. 1, che interrompe la trasmissione del codice, bloccando il generatore di clock e azzerando il contatore DD7. Con un ritardo di circa 1 s, a seconda della costante di tempo del circuito R19C10 e necessario per caricare i condensatori nell'unità dell'utente attivata da una chiamata, viene avviato l'interruttore one-shot DD6.1, un impulso del quale per 2 s (a seconda della costante di tempo del circuito R28C12) accende il generatore di segnale di suoneria sugli elementi DD1.3, DD1.4. Il segnale arriva all'ingresso 6 dell'elemento DD5.4 e poi nella linea di comunicazione allo stesso modo del codice del numero dell'abbonato. La chiamata a toni può essere ripetuta riavviando il DD6.1 one-shot con un impulso di registro. 1, applicato al pin 9 della spina XP1. Per interrompere la comunicazione, viene applicato un impulso di registro. 1 nel circuito per impostare l'unità al suo stato iniziale - al pin 1 della spina XP1, dopodiché è possibile comporre un altro numero o spegnere l'alimentazione con l'interruttore SB 1 (Fig. 2). I circuiti R13VD1, R29VD9 e il diodo VD4 sono necessari per scaricare rapidamente i condensatori C7, C12, C10. Il nodo conversazionale è basato sullo schema di un altoparlante di importazione pubblicato in [2]. Il segnale dall'uscita dell'amplificatore microfonico sul transistor VT1 entra nella linea di comunicazione attraverso il condensatore C5, il diodo VD2 e il transistor VT2. Poiché la componente alternata della tensione sull'emettitore del transistor VT2 è identica, ma sfasata rispetto al segnale trasmesso alla linea, è possibile selezionare una posizione tale per il cursore del resistore di regolazione R18 che questo segnale verrà soppresso ad esso e all'ingresso dell'amplificatore ricevente (base del transistor VT4). Allo stesso tempo, il segnale proveniente dalla linea di comunicazione, non avendo la sua somiglianza nell'emettitore del transistor VT2, passerà all'ingresso dell'amplificatore solo leggermente attenuato. In questo modo è possibile eliminare l '"effetto locale": ascoltare il segnale del proprio microfono nell'altoparlante, che porta all'autoeccitazione. L'amplificatore ricevente è assemblato utilizzando transistor VT4-VT7. Resistenza trimmer R27 - controllo del volume. Poiché i messaggi di selezione e di codice tonale generati nei nodi logici del blocco base hanno una grande ampiezza, essi vengono inevitabilmente ascoltati nella testa dinamica BA1. Questi stessi segnali vengono forniti in antifase alla base del transistor VT4 tramite i diodi VD6-VD8 e i resistori R21, R22, in modo che il resistore di sintonia R22 possa ottenere un'attenuazione di ascolto accettabile, sufficiente solo per il monitoraggio della chiamata uditiva. TELECOMANDO La spina XP1 dell'unità base è collegata tramite un cavo a dieci fili al cavo omonimo installato sulla scheda del pannello di controllo, il cui schema è mostrato in Fig. 4.
Quando si premono i pulsanti SB3 - SB11 (cifre 1 - 9), il codice binario corrispondente generato dal codificatore a diodi (VD1 - VD5, VD7 - VD10, VD12 - VD18) viene inviato ai pin 3-7 della spina XP1. La somma logica di tutti i bit di codice, formata utilizzando i diodi VD6, VD11, VD16 e VD19, funge da impulso di scrittura. Viene alimentato al pin 2 della spina XP1 tramite il condensatore C3. Il condensatore C2 protegge dal rimbalzo dei contatti dei pulsanti e dalle interferenze, il resistore R8 è necessario per scaricare i condensatori nelle pause tra la pressione dei pulsanti. -7 Le forcelle XP1 rimangono zero e il segnale proveniente dal pulsante funge da impulso di registrazione. I pulsanti SB1 e SB11 danno i comandi per riagganciare e ripetere la chiamata. Il LED HL2 si accende quando il dispositivo è in modalità attiva. La tensione gli viene fornita dal pin 10 della spina XP1 attraverso il resistore R4 dell'unità base (vedere Fig. 1). Gli impulsi di scrittura vengono inviati alla base del transistor VT1 che controlla il LED HL1 tramite il circuito R1C1. Pertanto, quando si preme un qualsiasi pulsante “digitale”, questo LED lampeggia brevemente. UNITA' ABBONAMENTO Lo schema dell'unità utente è mostrato in Fig. 5. Tutti i suoi nodi sono alimentati da un componente a tensione costante fornito tramite la linea di comunicazione, separato da un filtro elettronico sui transistor VT3 e VT5 [2]. Quando appare la tensione di alimentazione, il circuito R15C10 genera un impulso che imposta il trigger DD1.2 e il registro DD3 al loro stato iniziale (sull'uscita 13 DD1.2 - 1 logico, su tutte le uscite DD3 - 0 logico). Il circuito di alimentazione del posto di conversazione è interrotto dal transistor chiuso VT7.
I diagrammi di tensione nei punti caratteristici dell'unità di abbonato quando si riceve il codice numero 25 sono mostrati in Fig. 6. Dalla linea di comunicazione, la sequenza di impulsi attraverso l'amplificatore shaper sul transistor VT2 viene fornita all'ingresso del registro a scorrimento a nove bit formato dal D-flip-flop DD1.2 e dal microcircuito DD3. Gli impulsi di spostamento sono generati da un trigger one-shot DD1.1 con un circuito di feedback R13C8. Il fronte di ciascun impulso di codice attiva il dispositivo one-shot. La scrittura nel registro e lo spostamento dei dati avviene alla fine dell'impulso generato dal one-shot. Poiché la sua durata (4 ms) viene scelta come intermedia tra gli impulsi di codice brevi (0,5 ms) e lunghi (6 ms), il valore corrispondente alla cifra successiva del codice viene immesso nel registro ogni volta [3, 4].
Di conseguenza, dopo l'ottavo impulso del codice, nelle prime otto cifre del registro a scorrimento è presente un codice per il numero dell'abbonato chiamato convertito in forma parallela e nell'ultimo, il nono, il registro. 1 (nello stato iniziale era nel primo bit del registro - trigger DD1.2). Questo log 1, arrivando all'ingresso 2 dell'elemento DD2.1, impedisce un ulteriore spostamento di informazioni nel registro, che altrimenti potrebbe avvenire, ad esempio, sotto l'influenza di interferenze. Successivamente entra in funzione il nodo per il confronto del numero ricevuto con quello assegnato a questa unità di abbonato. È costituito dai diodi VD6 - VD13 e dagli elementi DD2.3 e DD2.4 [4]. Il numero del blocco viene assegnato impostando, secondo la tabella, ciascun diodo in una delle due possibili posizioni: “0” o “1”. Mostrato nella fig. Con 3 linee continue la posizione dei diodi corrisponde al numero 25.
All'uscita dell'elemento DD2.4 log. 1 appare se e solo se i valori di tutti i bit del codice ricevuto coincidono con quelli specificati e la ricezione è completata (tramite il diodo VD3, un 1 logico dal pin 2 del registro DD3 è entrato nell'unità di confronto). Quando viene rilevata una corrispondenza, il transistor aperto VT7 accende l'unità di conversazione dell'unità di abbonato, il circuito non è quasi diverso da quello utilizzato in quello di base. Una volta che si sente il segnale di linea libera proveniente dalla linea di comunicazione, è possibile avviare una conversazione. Derivando la sezione collettore-emettitore del transistor VT1 con il ponticello XT7 è possibile accendere l'unità di conversazione senza attendere l'arrivo della combinazione di codici corrispondente. Ciò è utile durante la configurazione e il controllo del sistema. L'amplificatore di ricezione dell'unità di conversazione dell'unità di abbonato può essere realizzato non su transistor, ma su un microcircuito secondo uno dei circuiti mostrati in Fig. 7-9 In questo caso sono esclusi i transistor VT6, VT8 - VT10 (Fig. 5) e gli elementi associati. L'amplificatore più semplice si basa sul chip TDA7050 (Fig. 7). Tuttavia, questo microcircuito è a bassa tensione, la tensione tra i suoi pin 8 e 5 non deve superare i 6 V. L'eccesso viene estinto dal diodo zener VD1. Per questo microcircuito può invece essere previsto uno stabilizzatore di tensione integrato separato da 5...6 V delle serie K1157, K1170 o loro analoghi stranieri.
Se in tutte le unità utente vengono utilizzati TDA7050 o altri microcircuiti a bassa tensione (ad esempio KR174UN23, KR174UN23), è possibile eliminare le parti non necessarie (diodi zener o stabilizzatori integrati) riducendo la tensione di alimentazione dell'intero sistema. Per fare ciò, è sufficiente installare il microcircuito KR1EN2B come DA142 (vedi Fig. 5). Poiché una diminuzione della tensione di alimentazione dei nodi logici comporterà una modifica nella durata di tutti gli intervalli di tempo formati nel sistema, potrebbe essere necessario selezionare nuovamente i valori degli elementi dei circuiti di temporizzazione. È possibile sostituire l'amplificatore ricevente a transistor con uno a microcircuito assemblato secondo uno dei circuiti sopra indicati nell'unità base. L'ingresso dell'amplificatore è collegato alla piastra destra del condensatore C1 secondo lo schema (vedi Fig. 11), il pin di alimentazione del microcircuito DA1 (Fig. 7-9) è collegato direttamente o tramite un diodo zener a +12 Circuito V e il pin comune è collegato al filo comune dell'unità base. DETTAGLI Come microcircuiti DD3, DD4 (vedi Fig. 1), oltre a K561IE11, K561IE14, K561TMZ, K176IRZ possono essere utilizzati. Nella posizione DD7, lo stesso microcircuito sarà sostituito da K561IE14, K561IE10, K176IE1, K176IE2. Tutte le sostituzioni vengono effettuate tenendo conto delle differenze nello scopo dei terminali. I transistor delle serie KT6114 e KT6115 sono analoghi rispettivamente degli S8050 e S8550 importati. Le loro caratteristiche: Ik \u1,5d 1A; Pk = 21 W; h85E = 160...XNUMX (gruppo A), 120...200 (gruppo B), 160...300 (gruppo B). Nelle unità base e utente, invece di esse, è possibile installare transistor più comuni delle serie KT814, KT815 o KT816, KT817. Sono adatti anche quelli meno potenti: n-р-n - KT645A, р-n-р - KT209 con qualsiasi indice di lettere. Si consiglia di selezionare una coppia di transistor con coefficienti h21E simili. Il transistor KT645A (VT2 nell'unità base) sostituirà il KT3107B o KTZ107G-KT3107L con un coefficiente h21E di almeno 150, ma con tale sostituzione e un cortocircuito accidentale a lungo termine della linea di comunicazione, il transistor a bassa potenza potrebbe fallire. VT3 (vedi Fig. 1) - qualsiasi transistor al silicio della struttura pnp con una corrente di collettore consentita di almeno 100 mA. Tutti i transistor KT3102G possono essere sostituiti con qualsiasi struttura np-n in silicio a bassa potenza con h21E di almeno 50. Tuttavia, è comunque consigliabile utilizzare transistor della serie KT1 come VT1 (vedere Fig. 5 e 3102). Tutti i diodi (ad eccezione di quelli installati nell'alimentatore, Fig. 2) sono di silicio a bassa potenza, ad esempio 1N4148 o le serie KD522, KD521. I diodi delle serie KD13, KD16, KD2, KD243, KD209 sono adatti come VD226 - VD105 (vedi Fig. 221). Qui è possibile utilizzare un ponte a diodi già pronto KTs407A o le serie KTs402, KTs405. La tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore T1 è 15...20 V con una corrente di carico di 100 mA. I microfoni VM1 (vedi Fig. 1 e 5) sono microfoni a elettrete, ampiamente utilizzati nei telefoni e nei registratori importati. Per le unità utente sono state scelte le testine dinamiche 1GDSH - 11 per le loro dimensioni ridotte rispetto a quelle installate nell'unità base 1GDSH - 10. Tutte le testine possono essere sostituite con altre di potenza pari ad almeno 0,25 W con resistenza della bobina da 8...50 Ohm. Switch di rete SA1 (vedi Fig. 2) - PKN41.1.2. Pulsanti del pannello di controllo (vedi Fig. 4) - PKN - 125 o simili importati. I pulsanti con contatti in gomma conduttiva non sono adatti. Condensatori all'ossido dell'alimentatore (vedi Fig. 2) - K50 - 16 o K50 - 35. In altri nodi, è possibile utilizzare condensatori all'ossido simili o K53 - 19 più affidabili. Condensatori non polari: qualsiasi ceramica, ad esempio, K10 - 17 o K10 - 62 Resistori fissi - MLT o C2 - 23, resistori di sintonizzazione - SPZ - 38a. PROGETTAZIONE Utilizzando boccole e viti, la scheda dell'unità base è fissata al fondo del suo contenitore, e la scheda del pannello di controllo è fissata all'interno del coperchio del contenitore ad una distanza tale da consentire la pressione dei pulsanti SB1 - SB12 attraverso gli appositi fori nella copertina. Come già notato, le spine XP1 di entrambe le schede sono collegate con un cavo o cablaggio a dieci fili. L'alloggiamento deve essere dotato di fori per l'accesso con un cacciavite alle resistenze di regolazione R18 e R27 con il coperchio chiuso. È importante scegliere la giusta posizione di installazione del microfono VM1 e della testa dinamica BA1 in modo da garantire il minor accoppiamento acustico tra loro. L'asse acustico del microfono deve essere perpendicolare all'asse della testa. Pertanto, se la testina dinamica si trova sul pannello anteriore dell'unità, il microfono deve essere installato lateralmente. Il microfono è posizionato in un pezzo di tubo di metallo o di plastica con un diametro interno di 2...3 mm maggiore del diametro esterno del microfono. Lo spazio è riempito con materiale fonoassorbente, ad esempio gomma porosa. La qualità dell'isolamento acustico può essere verificata coprendo con il dito il foro nell'alloggiamento davanti al microfono. Se è difettoso, l'amplificatore si autoeccita immediatamente. Una maggiore stabilità è facilitata dai fori presenti su tutte le pareti del corpo dell'unità, ad eccezione di quella in cui è installato il microfono. Maggiore è l'area totale di questi fori, meglio è. Per eliminare radicalmente il feedback acustico è possibile abbandonare completamente la testina dinamica, sostituendola con delle cuffie. Le unità utente possono essere facilmente posizionate, ad esempio, negli alloggiamenti degli altoparlanti per una rete di trasmissione radiofonica. Per loro vale tutto quanto detto sopra sull'eliminazione dell'autoeccitazione. FORMANDO La regolazione finale del sistema viene eseguita dopo che la sua installazione in casa è stata completata e tutte le unità degli abbonati sono collegate alla linea di comunicazione. Tutti i nodi conversazionali sono configurati utilizzando lo stesso metodo. Innanzitutto, il resistore di sintonia R27 (vedi Fig. 1) o R18 (vedi Fig. 5) imposta il volume alla soglia di eccitazione. Va tenuto presente che le onde sonore emesse dalla testina dinamica raggiungono il microfono in vari modi, anche riflettendosi dalle mani del regolatore. Toccando il microfono, usa R18 (vedi Fig. 1) o R14 (vedi Fig. 5) per ottenere l'equilibrio - la minima udibilità del "tuo" microfono. Ora puoi aumentare il volume, impostandolo nuovamente leggermente al di sotto della soglia di eccitazione. Potrebbero essere necessari diversi tentativi per ottenere i migliori risultati. Poiché la stabilità complessiva del sistema dipende dai guadagni e dal feedback acustico sia nell'abbonato che nelle unità base, è necessario trovare un compromesso. Diminuendo il volume nell'unità base, è possibile aumentarlo nelle unità utente e viceversa. Se necessario, modificando i valori degli elementi R25, C14 e R30, C15 (vedi Fig. 1), viene stabilita la durata richiesta degli impulsi di invio del codice. La durata degli impulsi one-shot nelle unità degli abbonati viene regolata selezionando i valori del resistore R13 e del condensatore C8 (vedere Fig. 5). Infine, premendo il pulsante “Ripeti” SB12, la resistenza di trimming R22 dell'unità base imposta il volume per l'ascolto della suoneria. Letteratura
Autore: E.Pletnev, Kharkov, Ucraina
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