Основы работы АТС и абонентских устройств
Кратко разберемся, что же такое телефонная связь и какой принцип положен в основу коммутации телефонных сетей, а также в чем заключается основное отличие отечественных телефонных аппаратов от зарубежных и каковы величины основных параметров телефонных аппаратов.
С 1876 года, когда Велл изобрел первый двухпроводной телефон, принцип телефонной связи практически не изменился и заключается в следующем.
Микрофон преобразует звуковые колебания в переменный ток. Этот ток передается по проводам к телефону, преобразующему его в звуковые колебания. Для обеспечения работы микрофона необходим источник питания, который и включается в цепь микрофона. Такое включение источника питания получило название «местной батареи». Для развязки цепей микрофона и телефона по постоянному току и согласования их сопротивлений необходим трансформатор. Простейшая схема телефонного аппарата с местной батареей питания приведена на рисунке.
В дальнейшем телефонные сети применяются только с центральной батареей питания микрофонных цепей телефонных аппаратов. Простейшая схема телефонного аппарата с центральной батареей питания приведена на следующем рисунке:
Ток питания каждого микрофона проходит через дроссели L1 и L2, общие для цепей питания обоих микрофонов. Дроссели необходимы для того, чтобы не происходило замыкания переменного (разговорного) тока через центральную батарею GB, внутреннее сопротивление которой очень мало и составляет тысячные доли ома.
Дроссели L1 и L2, имея относительно небольшое сопротивление постоянному току (не более 750 Ом), обладают большой индуктивностью и их полное сопротивление переменному (разговорному) току настолько велико, что он не ответвляется в центральную батарею и практически полностью замыкается через аппарат второго абонента.
На старых АТС в качестве дросселей часто использовались двухобмоточные реле, служащие одновременно для получения сигнала о вызове станции абонентом и сигнала окончания разговора (отбоя).
Коммутация абонентов первоначально выполнялась на телефонных станциях вручную, но со временем начали применять автоматическое соединение абонентов с использованием шаговых искателей (АТС-54), координатных соединителей (АТСК), а позднее — квазиэлектронными (АТСКЭ) и электронными (ЭАТС) схемами коммутации АТС.
Элементами автоматизации являются шаговые искатели, электромагнитные реле, многократные координатные соединители и электронные многоканальные коммутаторы с программным управлением, которые осуществляют соединение между линиями абонентов АТС. Схемы коммутации АТС управляются импульсами постоянного тока, которые создаются номеронабирателем телефонного аппарата при наборе абонентом цифр номера вызываемого абонента, или двухчастотным кодом (в ЭАТС).
АТС осуществляет питание линии абонента постоянным напряжением 60 В (за рубежом 48 В). При снятой телефонной трубке к линии АТС в качестве нагрузки подключается микротелефонная пара трубки, в результате чего напряжение на линейных зажимах телефонного аппарата падает до величины 5 ÷ 15 В в зависимости от класса. Это происходит вследствие образования делителя напряжения, который состоит из сопротивления телефонного аппарата — Rta и сопротивлений АТС — Ratc и линии (Rln1 и Rln2). Ratc включает в себя сопротивления обмоток реле Rl1 и Rl2.
Сопротивление линии в большинстве случаев невелико, но иногда, при длинной линии, может достигать 1000 Ом и более, и его необходимо учитывать при согласовании с телефонным аппаратом для компенсации потерь сигнала и максимального подавления местного эффекта (прослушивания в трубке собственного голоса). Сопротивления Rln1 и Rln2 должны быть одинаковы. Это необходимо для того, чтобы нейтрализовать действие тока линии на соседние провода, в которых могут наводиться помехи в виде постороннего разговора.
Разговорный ток в прямом проводе создаёт падение напряжения с одним знаком, а в обратном проводе с противоположным знаком, и, следовательно, действия этих напряжений на соседние цепи нейтрализуются. Сопротивление центральной батареи (GB) можно не учитывать, так как его величина незначительна по сравнению с Ratc и Rta. Ratc в зависимости от типа станции составляет для:
— АТС-54 — до 1500 Ом;
— АТСК — до 1200 Ом;
— АТСКЭ — до 700 Ом.
Электрическое сопротивление телефонного аппарата постоянному току при рабочем токе 35 мА лежит в пределах 160 ÷ 600 Ом (в зависимости от класса сложности).
Электрическое сопротивление телефонного аппарата постоянному току во время набора но¬мера со стороны линейных зажимов составляет:
— при замыкании линии контактами импульсного ключа номеронабирателя < 50 Ом;
— при размыкании линии контактами импульсного ключа номеронабирателя > 300 кОм.
Рассмотрим простейший принцип установления соединения на АТС.
Линия абонента №1 на станции включена в абонентское реле К1, через обмотки которого осуществляется питание микрофона ВМ аппарата абонента, а контакты номеронабирателя — импульсный ключ и разговорный ключ используются для управления процессом соединения.
Когда абонент №1 снимает микротелефонную трубку с рычага SB1 аппарата (рычажный переключатель переводится в верхнее положение), то замыкается цепь питания двухобмоточного реле К1 через замкнутый контакт импульсного ключа, микрофон ВМ и обмотку трансформатора Т. Реле К1 размыкает свой контакт К1.2 и замыкает контакт К1.1, в результате чего срабатывает реле К2. Это реле замедлено на отпускание. При отсутствии тока в течение 0,1 сек. якорь реле остается в притянутом состоянии.
При срабатывании реле К2 замыкается его контакт К2.2 и размыкается К2.1. Обмотка электромагнита шагового искателя КЗ остаётся обесточенной, так как цепь разомкнута контактом К1.2 реле К1.
Для телефонов с дисковым номеронабирателем, набор номера абонента осуществляется следующим образом: при вращении диска по часовой стрелке до пальцевого упора разговорный ключ номеронабирателя замыкает линию накоротко, а при обратном вращении импульсный ключ размыкает линию такое количество раз, которое соответствует набранной цифре. Разговорная часть телефона, состоящая из микрофона ВМ и телефонного капсюля BF микрофонной трубки во время вращения диска как в прямом, так и в обратном направлении, шунтируется накоротко контактом разговорного ключа. После остановки диска номеронабирателя к линии вновь подключается микротелефонная пара.
Следовательно, при наборе абонентом номера вызываемого телефонного аппарата, цепь питания обмотки реле К1 прерывается контактом импульсного ключа. В течение времени размыкания цепи (tp), контакты реле К1 возвращаются в исходное состояние. При этом создаётся цепь питания обмотки электромагнита шагового искателя КЗ, так как время размыкания цепи меньше времени отпускания реле К2, что приводит к перемещению контактов шагового искателя на одну позицию.
Каждое отпускание якоря реле К1 сопровождается притягиванием якоря электромагнита шагового искателя КЗ и передвижением контактов К3.1 и КЗ.2 на один шаг.
Таким образом, при наборе, например, цифры «5», импульсный ключ номеронабирателя пять раз разомкнет цепь, а, следовательно, и контакты К3.1 и КЗ.2 установятся на пятой позиции, соединив линию вызывающего абонента с линией вызываемого.
Когда по окончании разговора абонент положит трубку на аппарат, реле К1 обесточится и вернет контакты К1.1 и К1.2 в исходное состояние. Спустя 0.1 сек. реле К2 также вернется в исходное состояние, замкнув контактами К2.1 цепь питания реле КЗ через сплошную ламель шагового искателя, подвижный контакт КЗ.З и самопрерывающийся контакт К3.4 (цепь К2.1 — КЗ.З — К3.4 предназначена для возврата шагового искателя в исходное положение по окончании разговора). При каждом притяжении якоря реле КЗ, контакт К3.4 размыкается, прерывая цепь питания реле КЗ. Последнее отпускает якорь и вновь притягивает его, так как К3.4 замыкается. Работа реле КЗ продолжается до тех пор, пока подвижный контакт КЗ.З не займет исходного положения н через обмотку реле КЗ перестанет проходить ток.
Если посмотреть на временную диаграмму работы номеронабирателя, то наглядно виден принцип формирования импульсной последовательности, управляющей работой АТС.
Четкость работы реле и электромагнита шагового искателя непосредственно зависит от времени размыкания контакта импульсного ключа номеронабирателя телефонного аппарата. Если время размыкания будет больше 0,1 с, то при размыкании контакта К1.2 реле К2 не сможет удержать якорь и соединения не произойдет, а АТС перейдёт в режим отбоя. При высокой частоте следования импульсов и малой их длительности электромагнит шагового искателя не успеет притянуть якорь и тогда соединения также не произойдёт.
Именно поэтому (в соответствии с ГОСТ 10710-81), к импульсным номеронабирателям телефонных аппаратов для обеспечения нормальной работы приборов АТС предъявляются достаточно жёсткие требования. Их временные характеристики приведены в таблице 1.
Кнопочные телефоны с частотным набором номера используются при работе с электронными и квазиэлектронными АТС. Передача каждой цифры в соответствии с ГОСТ 25554-82 в частотном номеронабирателе осуществляется многочастотным кодом 2 из 8. Для этого применяются две группы частот:
— нижняя группа частот — 697 Гц, 770 Гц, 852 Гц, 941 Гц;
— верхняя группа частот — 1209 Гц, 1336 Гц, 1477 Гц, 1633 Гц.
Этот код обеспечивает 16 комбинаций сигнальных частот, 10 из которых используются для набора номера. Кнопки # и * используются при наборе кодов дополнительных видов обслуживания. Кнопки А, В, С и D применяются в расширенной клавиатуре. Длительность двухчастотной посылки должна быть не менее 40 мс, паузы — не менее 25 мс. Стабильность частот — не хуже ±1,5 %.
Комбинации сигналов и соответствие частот каждой кнопке приведены в таблице 2.
Кроме сигналов набора номера от абонентского устройства к АТС поступают сигналы, характеристики которых приведены в таблице 3.
Все эти сигналы являются основными, т. е. обеспечивают взаимодействие абонентского устройства с АТС.
На некоторых зарубежных телефонных аппаратах можно увидеть кнопку “R”. Эта кнопка предназначена для заказа дополнительных услуг в ЭАТС и формирует размыкание шлейфа абонентской линии на время 80 ± 40 мс.
Абоненты от АТС получают следующие виды сигналов:
— ответ станции — непрерывный гудок, который слышит абонент после снятия телефонной трубки;
— посылка вызова — сигнал вызова абонента;
— контроль посылки вызова — сигнал, предназначенный для информирования абонента о посылке вызова;
— занято — поступает при занятости абонентской линии вызываемого абонента;
— занято-перегрузка — поступает при занятости соединительных (межстанционных) линий или коммутационного оборудования.
Характеристики этих сигналов приведены в таблице 4.
В фазе ’’исходное состояние» входное сопротивление абонентского устройства сигналу вызывного тока должно быть не менее 2,5 кОм на частоте 25 Гц (номинальная частота посылки вызова).
Кроме основных сигналов в АТС применяются также следующие дополнительные сигналы:
— указательный — указывает на невозможность установления соединения или предоставления услуги, передаётся также перед механическим голосом;
— предупреждение — предупреждение о записи на магнитофон;
— вмешательство — информация о подключении оператора или третьего абонента;
— уведомление — информация о поступлении нового вызова;
— предупреждение об окончании оплаченного интервала времени — поступает в таксофон за 20 с до окончания оплаченного интервала времени;
— неполный состав участников или отключение участника — используется при проведении конференцсвязи.
Характеристики этих сигналов приведены в таблице 5.
