Tổng quan về máy điện thoại bàn

Chương 1: Máy điện thoại bàn Chương MÁY ĐIỆN THOẠI BÀN 1.1 Nguyên lý thông tin điện thoại Nguyên lý thơng tin điện thoại q trình truyền tiếng nói xa nhờ dịng điện, ngun lý mô tả cách đơn giản sau: - Ở đầu phát máy điện thoại (trong trường hợp ống nói) có chức biến đổi lượng âm thành tín hiệu điện sau tín hiệu truyền đường dây đến đầu thu đối phương - Tại đầu thu diễn trình ngược lại tức trình biến đổi tín hiệu điện thành âm ban đầu (chức đảm nhiệm ống nghe máy điện thoại) mà người nghe nghe Tồn q trình thể sơ đồ khối đơn giản sau: Đường dây thuê bao Máy điện thoại Đường dây thuê bao Tổng đài điện thoại Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thông tin điện thoại Máy điện thoại Chương 1: Máy điện thoại bàn - Tổng đài có nhiệm vụ kết nối gọi đến địa theo yêu cầu người sử dụng điện thoại - Máy điện thoại có nhiệm vụ biến đổi âm thành tín hiệu điện đầu phát biến đổi tín hiệu điện thành âm tương ứng đầu thu Ngồi cịn phải thực số nhiệm vụ như: ƒ Trao đổi thơng tin báo hiệu với tổng đài Q trình báo hiệu gọi báo hiệu đường dây thuê bao ƒ Gửi thông tin địa (số th bao bị gọi) ƒ Đổ chng có gọi đến ƒ Ngoài máy điện thoại cịn chế tạo với nhiều tính dịch vụ khác số thuê bao gọi đến, báo thức 1.1.1 Đặc tính tiếng nói người Tùy vào khả phát âm người, nói chung tiếng nói người có dải tần số khoảng từ 80Hz đến 10.000 Hz Tuy nhiên lượng tiếng nói người tập trung vào khoảng tần số từ 500 đến 5000 Hz Ngoài dải tần số lượng tiếng nói tập trung không đáng kể lại chứa thông tin âm sắc tiếng nói Như dải tần truyền rộng độ trung thực âm cao tất nhiên chất lượng cao giá thành hệ thống cao Trong thực tế người ta phải cân nhắc chất lượng tính kinh tế hệ thống Vì hệ thống thông tin điện thoại trước kia, hạn chế kỹ thuật người ta chọn dải tần từ 300Hz đến 2.700Hz Hiện người ta chọn dải tần âm thoại từ 300Hz đến 3.400Hz, trường hợp dải tần âm thoại có độ rộng 3.100Hz Trong hệ thống thiết bị viễn thông người ta thường lấy chẵn từ đến 4.000Hz băng tần gọi băng tần tín hiệu thoại 1.1.2 Đặc tính nghe tai người Tai người có khả nghe âm từ 20Hz đến 20.000Hz Tuy nhiên độ nhạy tai người tỷ lệ thuận với logarit lượng âm Như tai người hoàn toàn nghe rõ dải tần tiếng nói 1.1.3 Yêu cầu thông tin điện thoại Trong thông tin điện thoại người ta thường đưa tiêu phản ánh chất lượng hệ thống thơng tin điện thoại là: - Độ nghe rõ - Độ nghe hiểu Chương 1: Máy điện thoại bàn - Độ trung thực tín hiệu thoại Trong thông tin điện thoại tiêu quan trọng độ nghe hiểu Độ nghe hiểu tính theo đơn vị phần trăm độ nghe hiểu hệ thống phải đảm bảo 100% Tuy nhiên độ nghe hiểu phụ thuộc nhiều vào độ nghe rõ quan hệ mặt ngôn ngữ người nói người nghe qua hệ thống điện thoại Theo thống kê người ta thấy rằng: - Khi người nói người nghe điện thoại sống vùng (tương đương với lưu thoại nội hạt) để đảm bảo độ nghe hiểu 100% độ nghe rõ cần đạt từ 60% đến 70% - Khi người nói người nghe điện thoại sống hai vùng khác (tương đương với lưu thoại đường dài nước) để đảm bảo độ nghe hiểu 100% độ nghe rõ cần đạt từ 70% đến 80% - Khi người nói người nghe điện thoại sống hai quốc gia khác (tương đương với lưu thoại quốc tế) để đảm bảo độ nghe hiểu 100% độ nghe rõ cần phải đạt từ 80% đến 90% Cịn tiêu độ trung thực địi hỏi hệ thống thơng tin điện thoại phải có khả truyền tín hiệu thoại với băng tần rộng, điều làm tăng giá thành hệ thống Hơn với thông tin điện thoại tiêu độ trung thực khơng phải tiêu quan trọng Chính mà dải tần chọn (từ 300Hz đến 3.400Hz) chấp nhận thông tin điện thoại 1.2 Tính phím ấn thuật ngữ điện thoại - HANDSET (tổ hợp): Tay thoại - Công tắc gạt RINGER: Dùng để chọn âm lượng chuông ƒ OFF: Cắt chuông ƒ LOW: Tiếng chuông nhỏ ƒ MID: Tiếng chuông vừa ƒ HI: Tiếng chuông to - Công tắc gạt P/T: Dùng định phương thức gửi số tổng đài ƒ Vị trí P: Quay số dạng xung (Pulse) ƒ Vị trí T: Quay số dạng Tone (DTMF) - HS= HOOK SWITCH (khóa tổ hợp): Công tắc điều khiển việc nhấc đặt tổ hợp để nối hay cắt đàm thoại - Các phím đánh số từ 0-9: Dùng để quay số thuê bao dùng gọi mã số cho dịch vụ Chương 1: Máy điện thoại bàn - Phím * # : Dùng để khai thác dịch vụ tổng đài Một số máy thiết kế sử dụng phím * để thay đổi chế độ quay số từ Pulse sang Tone tạm thời lần gọi - REDIAL: Dùng để quay lại số thuê bao vừa gọi trước Có loại máy lưu số lần gọi trước từ 2→3 giờ, có loại nhớ không thời hạn không tháo đường dây line khỏi máy điện thoại - HOLD: Dùng giữ đường dây thuê bao Handset gác - FLASH : Dùng để thay thao tác nhấc đặt Handset cách nhanh chóng - PAUSE: Phím khơng có tác dụng th bao nằm mạng tổng đài Bưu điện Nó có tác dụng thuê bao thuộc tổng đài nội dùng để chiếm trung kế gọi - TONE = P/T: Dùng để chuyển đổi nhanh phương thức quay số Khi công tắc gạt bên hông máy (hoặc máy) để Pulse mà nhấc Hanset lên ta lại muốn quay số theo dạng Tone nhấn phím P/T trước quay số - MEMORY = STORE: Dùng để lưu trữ số thuê bao hay gọi vào nhớ Việc lưu trữ tùy thuộc loại máy (có tài liệu hướng dẫn hãng sản xuất) Khi muốn gọi số thuê bao phím nhớ ta nhấc Handset, nghe âm hiệu mời quay số ấn phím đại diện cho số th bao ghi toàn số thuê bao máy tự động gởi Việc xóa số nhớ tùy loại máy, thơng thường dùng cách sau: Xóa phím CLEAR xóa cách nhớ đè - SPK= SP.PHONE= SP.SPEAKER: Phím thay cho việc nhấc Handset, ta khơng cần nhấc Handset mà ấn phím để đàm thoại micro loa gắn máy (không đàm thoại Handset) Kết thúc đàm thoại ta ấn phím lần giống đặt Handset xuống cắt máy khỏi đường dây - MUTE: Khi ấn phím máy cắt tiếng nói, nghe thơi Để khơi phục lại nói, ấn phím MUTE lần Phím dùng ta không muốn cho người đầu dây bên nghe trao đổi với người bên cạnh - TIME: Dùng để chỉnh cho máy, phím có máy có hình hiển thị - PROGRAMME: Chỉ có máy có hình hiển thị dùng để lập trình cho máy lưu trữ số thuê bao, chỉnh giờ, … - VOLUME: Dùng để chỉnh âm lượng loa Chương 1: Máy điện thoại bàn 1.3 Cấu tạo phận máy điện thoại bàn 1.3.1 Ống nói (Micro) Trong máy điện thoại ấn phím thường sử dụng loại micro: micro điện động micro tĩnh điện Micro điện động Màng rung Vỏ bảo vệ Dây Màng đỡ đàn hồi N S N Nam châm vĩnh cữu Dây Hình 1.2: Micro điện động Micro điện động có cấu tạo hình 1.2, gồm cuộn dây đặt khe từ nam châm vĩnh cửu hình trụ có hai đầu Cuộn dây gắn với màng rung qua màng đỡ đàn hồi, ngồi lớp bảo vệ Khi nói vào micro màng rung bị tác động âm kéo theo cuộn dây rung động khe từ nam châm vĩnh cửu, cuộn dây xuất sức điện động cảm ứng theo qui luật biến đổi âm thanh, micro biến đổi lượng âm thành lượng điện Micro điện động có trở kháng nhỏ nên để phối hợp với mạch vào khuếch đại phải dùng biến áp hình 1.3 Biến áp đặt vỏ bảo vệ với micro nên ta khơng thể nhìn thấy Bộ khuếch đại phát Hình 1.3: Micro điện động có biến áp phối hợp Chương 1: Máy điện thoại bàn Cách đo kiểm tra: Dùng đồng hồ VOM để thang đo Ω×1 đo điện trở hai đầu micro (có giá trị khoảng 100 Ω), dùng đầu que đo chập nhả, micro phát tiếng kêu rẹt rẹt theo chập nhả que đo có nghĩa micro tốt Micro tĩnh điện Hình 1.4: Cấu tạo micro tĩnh điện Micro tĩnh điện có hai miếng kim loại mỏng đặt song song, miếng mỏng thiết kế làm màng rung (miếng mỏng dùng làm điện cực trước, miếng kim loại làm điện cực sau dày đặt cố định) Giữa hai kim loại có lớp điện mơi đặt biệt để tăng trị số điện dung Khi đặt lên hai cực điện áp DC V tụ tích điện tích Q là: Q=V.C Giá trị điện dung: C = ε.s/d Trong ε số điện mơi, S diện tích tụ điện, d khoảng cách hai tụ Khi nói vào micro, áp lực âm làm cho màng trước rung làm thay đổi điện dung (khi màng rung d thay đổi), dẫn đến điện áp cực thay đổi theo quy luật âm So với micro điện động micro tĩnh điện có điện áp biến thiên nhỏ trở kháng lớn, nên khuếch đại phải có hệ số khuếch đại lớn Micro tĩnh điện làm việc cần phải có nguồn DC cấp cho hình 1.5 Diode hình 1.5 để bảo vệ áp chiều cho micro không bị đánh thủng nguồn DC cấp cho micro t ăng cao Chương 1: Máy điện thoại bàn Hình 1.5: Phân cực micro tĩnh điện Cách đo kiểm tra: đo điện trở micro, ta thấy chiều có điện trở nhỏ (do đo điện trở thuận diode), chiều ngược lại có điện trở lớn micro tĩnh điện cịn tốt 1.3.2 Ống nghe (tai nghe) Ống nghe có chức biến lượng dòng điện xoay chiều thành lượng âm Ống nghe dùng Handset (tổ hợp cầm tay) máy điện thoại thường tai nghe điện từ Tai nghe điện-từ: Khi đưa dòng điện xoay chiều vào cuộn dây tai nghe từ trường tổng (gồm từ trường nam châm vĩnh cửu từ trường xoay chiều dòng xoay chiều chạy cuộn dây tạo ra) qua màng sắt rung thay đổi theo dòng xoay chiều Do đó, lực tác động vào màng sắt rung biến thiên theo dòng xoay chiều, màng sắt rung theo, nén dãn khơng khí trước màng rung phát âm Hình 1.6: Cấu tạo tai nghe điện từ Chương 1: Máy điện thoại bàn Đo kiểm tra: Đo điện trở tai nghe điện từ có giá trị khoảng 150→200 Ω chập nhả que đo đầu cuộn dây, nghe âm kêu rẹt rẹt tai nghe điện từ cịn tốt 1.3.3 Loa (speaker) Loa điện động Hình 1.7: Cấu tạo loa điện động Loa điện động có cấu tạo giống hệt micro điện động kích thước lớn nhiều Khi cho dòng xoay chiều chạy cuộn dây loa làm cho từ trường khe từ (nơi đặt cuộn dây loa) biến thiên theo dịng xoay chiều, tác động lên dòng điện cuộn dây biến thiên theo, cuộn dây bị rung khe từ kéo theo màng giấy rung làm nén dãn khơng khí trước màng rung phát âm Loa điện động dùng máy có chức Speakerphone kết hợp làm loa phát chuông Cách đo kiểm tra loa điện động: đo điện trở loa có giá trị vài Ω chập nhả đầu que đo, loa phát tiếng kêu lộp bộp loa cịn tốt Loa thạch anh áp điện Một miếng thạch anh hai mặt gắn điện cực để hàn dây, mặt gắn vào màng rung giấy Khi đưa điện áp xoay chiều vào thạch anh, rung kéo theo màng rung nén dãn khơng khí mặt trước phát âm Chương 1: Máy điện thoại bàn Hình 1.8: Cấu tạo loa thạch anh áp điện Loa thạch anh dùng để phát chuông máy điện thoại Cách đo kiểm tra: Đo điện trở loa thấy có giá trị gần ∞ Để thang đo Ω×1 chạm hai que đo vào loa loa phát tiếng kêu “tạch” nhỏ, đổi chiều que đo lại loa phát tiếng kêu “tạch” nhỏ loa cịn tốt 1.3.4 Bàn phím Có hai loại bàn phím: loại 4x4 (4 hàng, cột) 4x3 (4hàng, cột) Việt Nam phổ biến loại bàn phím 4×3 loại rẻ tiền Một phím có hai tiếp điểm, tiếp điểm có mức áp cao (khoảng 3.4V đến 5V) có mức áp thấp (0V) Hai tiếp điểm nối với phận chức giải mã bàn phím IC quay số máy điện thoại A B C * # D * # BÀN PHÍM 4×4 BÀN PHÍM 4×3 Hình 1.9: Bố trí bàn phím Chương 1: Máy điện thoại bàn Hình 1.10: Cấu tạo phím ấn 1.4 Các phương thức gửi số điện thoại đến tổng đài Máy điện thoại ấn phím có hai phương thức gửi số đến tổng đài: - Chế độ phát xung thập phân (Pulse) - Chế độ quay số đa tần DTMF(Dual Tone Multiple Frequency) hay gọi Tone 1.4.1 Chế độ quay số xung (Pulse) Là chế độ quay số xung thập phân Số lần ngắt xung cho biết số quay số 1: xung (1lần ngắt) số 2: xung số 3: xung số 4: xung số 5: xung số 6: xung số 7: xung số 8: xung số 9: xung số 0: 10 xung OFF-HOOK (Connect) “3” tI “2” tI ILOOP ON-HOOK(idle) tB tM T Hình 1.11: Giản đồ xung quay số chế độ Pulse 10 Chương 1: Máy điện thoại bàn Chu kì xung T= tB + tM tB thời gian ngắt, thông thường 60ms tM thời gian mở, thông thường 40ms tI (Interdigit Interval) thời gian chờ quay số kế tiếp, thường tối đa 700ms (tùy theo hệ thống cụ thể, khoảng 600→ 800 ms) 1.4.2 Chế độ quay số đa tần DTMF (Tone) Khi ấn số máy phát tổ hợp tần số gồm tần số cao tần số thấp nằm dải tần thoại (0,3÷3,4 kHz) Tổ hợp tần số tín hiệu hình sin Ở tổng đài có thu tổ hợp tần số này, sau giải mã để biết số mà thuê bao phát Bảng qui ước tần số cho phím: Tần số thấp (Hz) Phím thơng thường Phím mở rộng 697 A 770 B 852 C 941 * # D Tần số cao (Hz) 1209 1336 1477 1633 Thời gian để nhận biết số ấn 50ms thời gian chờ ấn số 50ms Như vậy, tổng thời gian để gởi số 100ms Ví dụ: Tính thời gian trung bình để quay số 5555555555 cho chế độ Pulse Tone - Tính thời gian quay số chế độ Pulse: tP1 = 5(xung/số)×100ms×10(con số) = 5s tP2 = tI×(số số-1) = 700ms×9 = 6.3s tP = tP1+ tP2 = 11.3s - Tính thời gian quay số chế độ tone: tT = (số số)×100ms = 10×100ms = 1s Như vậy, thời gian quay số thuê bao chế độ Tone nhanh nhiều lần chế độ Pulse 11 Chương 1: Máy điện thoại bàn 1.5 Các tín hiệu đường dây - Âm hiệu mời quay số (dial tone): Tần số f= 425 ± 25 Hz, nhịp liên tục - Âm hiệu báo bận(busy tone): Tần số f= 425 ± 25 Hz, nhịp 0.5s có 0.5s khơng - Tín hiệu chuông (ring tone): Tần số f= 20→25 Hz, nhịp 2s có 4s khơng, điện áp hiệu dụng từ 75→110V - Tín hiệu hồi âm chng (ring back tone): Tần số f= 425±25Hz, nhịp 2s có 4s khơng Ngồi ra, cịn có tín hiệu quay số Pulse DTMF (Tone) trình bày 1.6 Phân tích mạch điện thoại 1.6.1 Sơ đồ khối máy điện thoại ấn phím Hình 1.12: Sơ đồ khối tổng quát Từ đường dây qua mạch bảo vệ áp, đến cầu nắn chống đảo cực, mạch quay số mạch đàm thoại Chuyển mạch điện tử S mắc nối tiếp với mạch quay số mạch đàm thoại Chuyển mạch S điều khiển mạch quay số, chuyển mạch vừa làm nhiệm vụ phát xung số, vừa cấp nguồn cho mạch quay số mạch đàm thoại - Mạch chuông đấu thường trực đường dây để chờ thu tín hiệu gọi đến Mạch chng máy ấn phím đời đầu thường dùng Transistor, máy điện thoại đời chủ yếu sử dụng IC - Mạch quay số thiết kế mạch tích hợp - Mạch đàm thoại IC hay Transistor dùng hai IC Transistor 12 Chương 1: Máy điện thoại bàn - Chuyển mạch điện tử S thường Transistor 1.6.2 Mạch đấu vòng cấp nguồn DC Hiện tổng đài điện thoại cấp nguồn DC thống 48 ± 2V Hình 1.13: Sơ đồ đấu vòng cấp nguồn DC Mạch đấu vịng cấp nguồn DC chia làm phần: - Phần tổng đài: Gồm có nguồn chiều En = 48 ± 2V nối tiếp với cuộn chặn L1, L2 mạch dò trạng thái nhấc máy ổn dòng - Phần đường dây: Tổng trở chiều mạch vòng đường dây tương đương với điện trở RL Hai dây song song có tổng điện dung phân bố CL Đường dây dài RL CL lớn Điện trở đường dây RL ≤1500Ω máy điện thoại hoạt động tốt Đường dây dài, RL lớn dịng cấp cho máy nhỏ Nếu đường dây dài làm cho dòng cấp cho máy nhỏ, tổng đài không phân biệt dòng thuê bao nhấc máy hay dòng rò đường dây Mặt khác đường dây dài làm suy hao tín hiệu đường dây đến tổng đài nên không đủ biên độ để điều khiển phần chọn số quay số dạng Tone ƒ Tải FULL (31 trang): bit.ly/3a8NcTt Dự phịng: Khi gác máy tổng trở mạch vịngfb.com/TaiHo123doc.net ∞ ƒ Khi nhấc máy tổng trở máy điện thoại Rtđ - Phần máy điện thoại: Máy điện thoại hoạt động với dòng DC từ Imin=20mA đến Imax=100mA Nếu dòng cấp cho máy nhỏ Imin tổng đài khơng phân biệt trạng thái nhấc máy đường dây bị rò (tổng đài khơng nhận biết xác th bao quay số) Nếu dịng cấp cho máy lớn Imax máy khơng an tồn 13 Chương 1: Máy điện thoại bàn Điện áp DC đường dây (Tip-Ring) nhấc máy thường có giá trị: ƒ Đối với điện thoại đơn giản: 7.5V→8V ƒ Đối với điện thoại có nhiều chức năng: 11V→12V Khi chưa nhấc máy, điện áp DC đường dây giá trị nguồn DC tổng đài cung cấp (48V) 1.6.3 Mạch bảo vệ áp Do phần tử máy điện thoai ấn phím IC, transisitor khơng chịu điện áp cao Trong đường dây điện thoại ảnh hưởng điện cao sét đánh, chạm đường dây điện lực Vì cần phải có mạch bảo vệ áp Hình 1.14: Mạch bảo vệ áp chống đảo cực 1.6.4 Mạch chống đảo cực Do mạch quay số đàm thoại có IC, transisitor nên nguồn cấp điện cho chúng phải cực tính, nguồn cấp khơng cực tính linh kiện bị hư Nguyên nhân nhiều lúc ta khơng biết cực tính nguồn đường dây thuê bao đấu nối vào máy điện thoại nên dễ dẫn đến phá hỏng linh kiện bên máy Vì vậy, để khắc phục vấn đề nên máy điện thoại thiết kế có cầu diode chống đảo cực Khi đó, điện thoại nối với đuờng dây thuê bao mà không cần quan tâm đến cực tính 1.6.5 Mạch thu chng Khi tổng đài kết nối với thuê bao bị gọi trường hợp máy rỗi, gửi đến đường dây thuê bao bị gọi tín hiệu báo cho biết có gọi đến chờ đàm thoại Tín hiệu dịng điện chng xoay chiều có tần số từ 20 đến 25 Hz điện áp từ 75 đến 110 V, dịng điện có cường độ khoảng 200mA thơng thường có nhịp 2s có 4s khơng 3163456 Trong máy điện thoại cổ điển dùng chuông điện, dịng chng từ tổng đài đưa đến sử dụng trực tiếp làm cho chng kêu Cịn máy điện thoại điện tử mạch chuông không sử dụng trực tiếp dịng chng mà dịng điện chng xoay chiều nắn, lọc cấp cho mạch điện, mạch điện có nhiệm vụ tạo 14 ... trang): bit.ly/3a8NcTt Dự phịng: Khi gác máy tổng trở mạch vòngfb.com/TaiHo123doc.net ∞ ƒ Khi nhấc máy tổng trở máy điện thoại Rtđ - Phần máy điện thoại: Máy điện thoại hoạt động với dòng DC từ Imin=20mA... Chương 1: Máy điện thoại bàn 1.3 Cấu tạo phận máy điện thoại bàn 1.3.1 Ống nói (Micro) Trong máy điện thoại ấn phím thường sử dụng loại micro: micro điện động micro tĩnh điện Micro điện động Màng... mã bàn phím IC quay số máy điện thoại A B C * # D * # BÀN PHÍM 4×4 BÀN PHÍM 4×3 Hình 1.9: Bố trí bàn phím Chương 1: Máy điện thoại bàn Hình 1.10: Cấu tạo phím ấn 1.4 Các phương thức gửi số điện