МНОГОКАНАЛЬНОЕ ПЕРЕГОВОРНОЕ УСТРОЙСТВО

May 26, 2010 by admin Комментировать »

Г. Лавин

Большинство проводных переговорных устройств стро­ится по принципу передачи в линию мощного сигнала зву­ковых частот, который непосредственно воздействует на громкоговоритель. С точки зрения помехозащищенности канала связи этот способ наиболее приемлем. При переда­че слабых сигналов в линию с последующим их усилением неизбежно усиление и посторонних наведенных сигналов (помех). Это делает невозможным качественную переда­чу сигнала по незащищенным линиям. Таким образом, применение первого способа более оправданно, но здесь воз­никает проблема другого рода. Участок линии, соединяю­щий между собой переговорные устройства, становится частью нагрузки, что снижает мощность полезного сигна­ла на приемной стороне и уменьшает коэффициент полез­ного действия всего устройства. Например, по линии дли­ной 250 м и более, выполненной проводом сечением 1 мм2, на приемную сторону поступает всего 50 % мощности по­лезного сигнала. Следовательно, применение такой схемы передачи тоже весьма ограничено.

Третий путь, позволяющий устранить перечисленные выше недостатки, — это передача полезного сигнала путем преобразования его спектра с последующей демодуляцией на приемной стороне.

Среди существующих способов модуляции несущей при­емлемой можно считать широтно-импульсную. Если ог­раничить сверху спектр передаваемого полезного сигнала до 3500…4000 Гц, допустимо использовать несущую с частотами 50…60 кГц при отсутствии заметных на слух искажений (более тех, что вызваны снижением верхней гра­ничной частоты передаваемого сигнала). Кроме того, ши-ротно-импульсная модуляция позволяет применять срав­нительно простые схемные решения для осуществления многоканальной связи по двум проводам.

Целью работы по созданию переговорного устройства с использованием принципа широтно-импульсной моду­ляции было желание разработать устройство хотя и более сложное, чем те, что выпускаются промышленностью и поступают в розничную торговлю, но с более широкой сфе­рой применения (Дворцы пионеров, школы, различные уч­реждения с небольшой численностью работников и т. д.). Применение описываемого переговорного устройства в та­ких организациях оправданно в связи с увеличением числа абонентов, подключаемых к общей двухпроводной линии, и возможностью персонального вызова любого абонента.

Техническая характеристика устройства

Выходная мощность УНЧ, мВт…… 100

Полоса воспроизводимых частот УНЧ, Гц ………………………………………..50..10000

Полоса воспроизводимых частот сквозного ка­нала, Гц …………..……………… 300…5000

Чувствительность селективного реле приемни­ка, мВ, не хуже………..………… 3

Разнос рабочих частот приемников, кГц, не менее ………………………………… 3

Амплитуда выходных импульсов передатчика, не менее ………………………5

Тип модуляции……….………………………………………………………………Широтно-импульсная

диапазон рабочих частот генератора несущей, кГц………………………………… 80…140

Уход частоты генератора несущей за 60 с рабо­ты после включения, % …………… +0,05

Тип линии связи …………………………… Любая двухпроводная, с сечением проводников от 0,05 мм? и более

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 1.

В состав его входят: генератор несущей частоты и жду­щий мультивибратор (DD1), импульсный усилитель (VT3), стабилизатор (VT2), модулятор (VT1), микрофонный уси­литель (VT9, VT10), что в целом представляет собой пе­редающую часть устройства.

В состав приемной части входят: широкополосный уси­литель (DA2), селективное реле (VT6 — VT8), устройство блокировки (VT11 — VT14).

Генератор несущей частоты передающей части устрой­ства выполнен на двух логических элементах 2И — НЕ (DD1.1 — DD1.2), включенных по схеме мультивибра­тора с последовательным резонансным контуром в цепи обратной связи. Катушка индуктивности Ы и конденса­тор С1 являются основными частотозадающими элементами. Подключение дополнительных конденсаторов параллель­но С1 кнопками вызова позволяет дискретно перестраивать частоту генератора и тем самым осуществлять выбор нуж­ного абонента.

Генератор несущей частоты вырабатывает прямоуголь­ные импульсы, используемые для запуска ждущего муль­тивибратора (DD1.3, DD1.4), который совместно с моду­лятором (VT1) осуществляет широтно-импульсную моду­ляцию несущей частоты сигналом, поступающим от микрофонного усилителя. Длительность импульсов ждущего мультивибратора зависит от сопротивления перехода кол­лектор — эмиттер транзистора VT1. Оно управляется пере­менным напряжением, поступающим от микрофонного уси­лителя на транзисторах VT9, VT10. Функции микрофона в данном устройстве выполняет громкоговоритель ВА1. Цепь отрицательной обратной связи усилителя через кон­денсатор С25 ограничивает сверху полосу воспроизводи­мых частот.

С вывода 6 элемента DD1.4 модулированные по длитель­ности импульсы поступают на импульсный усилитель, вы­полненный на транзисторе VT3. Импульсы с коллекторной нагрузки транзистора VT3 проходят на выход устройства в том случае, если нажата какая-либо кнопка вызова або­нента (SB1 — SBn) и в линию связи не поступают сигналы от других устройств. Блокировку передающего устройст­ва в последнем случае осуществляет транзисторное реле на элементах VT11 — VT14, которое запрещает работу ждущего мультивибратора путем шунтирования входа 9 элемента DD1.3 через диод VD1.

clip_image002clip_image004

Рис. 1. Принципиальная схема переговорного устройства

С учетом чувствительности приемника, которая опре­деляется в основном усилителем DA2, сигналом помехи можно считать только сигналы местных мощных радиове­щательных станций с частотами несущей, близкими к час­тоте работы переговорного устройства. Эффективным сред­ством борьбы с помехой такого рода является настроенный на частоту помехи режекторный контур L3C32.

Другие источники помех, как показала практика, на работу устройства не влияют. Таким образом, только на­личие полезного сигнала в линии после его усиления уси­лителем DA2 способно вызвать срабатывание транзистор­ного реле. Добавим, чго оно управляет контактным реле К1, которое осуществляет переключение динамической голов­ки ВА1 из режима громкоговорителя в режим микрофона, т. е. отключает ее от выхода УЯЧ (DA1) и присоединяет ко входу микрофонного усилителя.

В случае отсутствия сигнала в линии при нажатии пе­реключателя SBn, служащего для вызова абонента, сра­батывает реле К1 и сигнал несущей поступает в линию. Система блокировки в этом случае не действует, так как коллекторный переход транзистора VT14 через диод VD13 шунтирует базу транзистора VT12.

В режиме приема полезный сигнал с линии поступает на вход усилителя DA2 через цепочку C19R19VD9VD10C21, назначение которой — ограничение амплитуды сигнала на входе усилителя в режиме передачи. В режиме приема ог­раничения не происходит, если сигнал не отпирает дио­ды VD9, VD10. Усиленный сигнал поступает через диод­ный ограничитель VD14, VD15 и цепочку R14C16 на селек­тивное реле VT8 и затем на VT6, VT7. Ограничение сиг­нала по уровню необходимо для того, чтобы обеспечить постоянство напряжения несущей на входе селективного реле независимо от напряжения линии в точке приема и тем самым повысить стабильность его срабатывания. По­лоса частот, в которой срабатывает реле, определяется не только добротностью контура L2C15, задающего резо­нансную частоту реле, но и значением сигнала на его вхо­де. Можно добиться полосы срабатывания реле всего в не­сколько сотен герц, но в этом случае резко повышается воз­можность отказа как по причине излишне увеличенной чувствительности, так и по причине возможного рассо­гласования по частоте приемника и передатчика. Поэтому не рекомендуется делать полосу чувствительности менее 2…2,5 кГц. В диапазоне частот несущей от 80 до 140 кГц при полосе чувствительности 3 кГц возможна работа 20 приемопередающих устройств.

При совпадении первой гармоники сигнала в линии с частотой настройки контура L2C15 усиленное транзистором VT8 напряжение выпрямляется диодами VD5, VD6 и снова воздействует на базу транзистора VT8, открывая его до насыщения. Вслед за этим отпирается составной тран­зистор VT6, VT7, что приводит к подаче напряжения пи­тания на УНЧ DA1.

Одновременно сигнал с линии, пройдя через ограничи­тель VD11, VD15, поступает на демодулятор приемника, представляющий собой интегрирующую цепочку R13C11R11. Здесь из­менение длительности входных импульсов пре­образуется в переменное напряжение звуковой частоты.

С помощью переклю­чателя SA1 на базу со­ставного транзистора VT6, VT7 подается сиг­нал отрицательной по­лярности относительно питающего провода. В результате составной транзистор насыщается, и устройство включается на прием независимо от частоты сигнала в линии, т. е. од­новременно включаются все переговорные устройства при работе любого из них в режиме передачи.

clip_image006

clip_image008

Рис. 2. Печатная плата переговорного устройства: а — печатный монтаж; б — расположение элементов

clip_image010

Рис. 3. Внешний вид переговорного устройства

Конструкция устройства. При разра­ботке устройства была предпринята попытка использовать часть деталей и корпус от переговорного устройства «Связь», выпускаемого промышленностью. Таким образом, размеры печатной платы (рис. 2) вновь разработанного устройства соответствуют размерам печатной платы промышленного образца. Сохранены также контактные группы клавиши вызова. На верхней панели корпуса установлены кнопоч­ные переключатели КМ2-1 по числу предполагаемых або­нентов; с учетом клавиши вызова, оставшейся от старой конструкции, — не более пяти (рис. 3). При большем чис­ле абонентов можно вынести переключатели в отдельный пульт, соединив его с основным устройством экранирован­ным кабелем длиной не более 1 м.

Все элементы переговорного устройства размещены на печатной плате размером 132 х 122 мм. Катушки индук­тивности намотаны на пластмассовых каркасах и установлены в ферритовые броневые сердечники СБ-12. Катушки L1 и L2 — одинаковые, содержат 100 витков провода ЛЭШО-7 X 0,07.

Контур L3C32 настроен на частоту 645 кГц [В зависимости от частоты мешающей радиостанции. — Прим. сост.] при сле­дующих параметрах катушки индуктивности: сердечник СБ-12, число витков — 120, провод ПЭВ-2 0,1, емкость конденсатора С32 43 пФ.

Катушки индуктивности установлены на пластмассовых основаниях с жесткими выводами. Такая конструкция ка­тушек, а также то, что керн сердечника сошлифован по дли­не на 0,1…0,2 мм, повышает температурную стабильность контуров.

Громкоговоритель — любой на номинальную мощность 0,1…0,2 Вт. Реле РЗС-10, РС4.524.303. Остальные дета­ли следующих типов: конденсаторы электролитические К50-6 (К50-16); конденсаторы постоянной емкости, кроме контурных, любого типа, малогабаритные (КЛС, КМ). Кон­денсаторы емкостью 1,0 мкФ — КМ6. Контурные кон­денсаторы — КД, КТ, КСО, КЛГ.

Все резисторы — ОМЛТ, МЛТ или ВС с номинальной мощностью 0,125 Вт.

Вместо указанных на схеме транзисторов возможны сле­дующие замены:

КТ315Г — на КТЗ15 с любым буквенным индексом, VT4 — на МП37;

КТ361Г — на КТ361 с любым буквенным индексом или германиевые; VT5, VT6, VT9, VT10 — на МП40, МП42; VT7 — на МП26. , Вместо указанных на схеме диодов возможны замены:

Д9К — на Д9 с любым буквенным индексом или крем­ниевые КД503А, кроме VD1, который желательно приме­нить из серии Д9;

светодиод АЛ307 — на АЛ 102.

Питание устройства осуществлено от источника пита­ния промышленного изготовления ПМ-1, используемого Для питания электрифицированных игрушек. Количество витков вторичной обмотки сетевого трансформатора уве­личено на 27 проводом ПЭВ-2 0,6.

Из корпуса переговорного устройства удален контей­нер для сухих элементов, но для сохранения внешнего ви­да задней стенки крышка контейнера оставлена на месте.

Контурные конденсаторы распаиваются непосредственно на переключателе.

Основная работа по настройке сводится к установке не­сущих частот. Настройку следует проводить при полностью законченном монтаже и тщательно зажгутованных прово­дах, соединяющих кнопочные переключатели с основной платой. Настройка производится подбором конденсаторов Сп до получения требуемого значения частоты. Измерение частоты лучше всего производить цифровым частотомером на выходе устройства в режиме «Передача». Возможно па­раллельное соединение контурных конденсаторов, но ке более трех. Установку частоты следует начинать с самой низкочастотной точки диапазона.

Настройку контура L2C15 возможно произвести пред­варительно вне устройства, а затем уже в составе схемы селективного реле. Для этого в режиме приема на линей­ный выход устройства необходимо подать сигнал с генера­тора напряжением 30…40 мВ и, плавно перестраивая час­тоту последнего, добиться срабатывания схемы и появле­ния напряжения на выводе 9 усилителя DA1. Если этого не произошло, то следует подобрать резисторы R14 и R16 таким образом, чтобы полоса чувствительности оказалась не уже, чем 3 кГц. Полосу чувствительности следует оп­ределять, замечая частоты срабатывания по шкале генера­тора при подходе к частоте резонанса контура L2C15 сни­зу и сверху.

Кроме того, может потребоваться некоторая коррек­тировка сопротивления резистора R3. Следует стремиться к тому, чтобы длительность импульсов т, генерируемых ждущим мультивибратором, была равна (0,4…0,5) Т, где Т — длительность периода колебаний в самой высокочас­тотной точке рабочего диапазона. Это условие определя­ет максимальную протяженность рабочего диапазона в 60 кГц. При нарушении неравенства 4 > Т/т >2 в любой точке рабочего диапазона возможно появление заметных искажений.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты