С большой уверенностью можно сказать, что Вы когда-нибудь видели телефонный аппарат. С меньшей, — пользовались им. И с ещё меньшей, что Вы его вскрывали и любовались его внутренностями... И уж совсем мало найдётся тех, кто знает, что есть, что и для чего? А действительно, что же там внутри? А для начала заглянем внутрь телефонной трубки, что же там внутри?
ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Во какое замысловатое название? Электроакустические преобразователи устройства (как Вы могли догадаться) предназначены для преобразования энергию звуковых волн в электрическую и обратно. Вот только не всем это дано. А посему те кому дано, называются обратимыми, а те кому нет, — необратимые. Вот на Рис1,2. и показаны эти устройства, причём на Рис1. необратимый, а на Рис2. обратимый.
В общем виде все преобразователи разделяются на типы:
1) Электромагнитный.
2) Электродинамический.
3) Пьезоэлектрический.
4) Электроконтактный.
5) Электростатический или конденсаторный.
Последний вариант мы не будем рассматривать, так как его практически невозможно использовать в телефонии и он применяется только в студийных условиях! Устройство электродинамического преобразователя Вы можете посмотреть в мини-лекции «Тайна старой грампластинки» http://www.proza.ru/2017/04/26/2038. Проще это громкоговоритель, динамик. Пьезоэлектрический преобразователь создан на основе пьезоэлектрического эффекта некоторых природных кристаллов: кварца и турмалина. Либо пьезокерамики. При механической деформации на гранях кристаллов образуется электрический заряд. Электромагнитный преобразователь Вы видите на Рис2. Его называют по разному: то капсюль, то наушник, или просто, телефон. На этом же принципе был создан громкоговоритель 20-60 годов прошлого столетия знаменитая «Чёрная шляпа»!
Устройство его простое Рис2. В пластмассовый корпус вставлен магнит с наконечниками и имеющий в общем виде перевёрнутую букву П Рис21,2. На оба полюса одеты катушки с проводом Рис2,4. Над полюсами магнита располагается плоская мембрана из ферромагнитного материала. В нейтральном положении она как бы слегка притянута к магниту. Если через катушки пропустить ток создающий магнитное поле совпадающее с полем магнита то мембрана притянется к полюсам ещё сильнее. И наоборот, при токе противоположном, мембрана будет отталкиваться как бы от полюсов магнита. И даже дальше от своего нейтрального положения. Если бы не было магнита, то мембрана притягивалась к магниту при любом направлении тока. А звук был бы неестественным!
И наконец Рис1. это микрофон (МК-10) работающий на принципе электроконтактного преобразования. Между двумя контактами: металлическим корпусом и латунным контактом 1 находится угольный порошок 2. Алюминиевая мембрана 4 жёстко связана как с корпусом, так и с другим контактом 3. Звуковое давление действующее на мембрану передаётся на контакт 3 и через него на угольный порошок 2. При сжатии порошка его сопротивление уменьшается. И наоборот при обратном давлении (разрежении) сопротивление увеличивается. Естественно и ток через микрофон меняется в соответствием с звуковым давлением.
Так почему именно угольный микрофон так широко был использован в телефонии? Вот данные чувствительности различных микрофонов:
1) Электродинамический — 0,004 В/Па.
2) Пьезоэлектрический — 0,025 В/Па.
3) Электромагнитный — 0,16 В/Па.
4) Электроконтактный (угольный) — 0,7 В/Па.
Получается, что при одном и том же давлении угольный выигрывает! Если электромагнитный с трудом можно использовать непосредственно (правда надо будет громко кричать?!), то для остальных необходим усилитель. Сравните цифры!
Наконец последний преобразователь, — поляризованный звонок Рис3. И хотя он только немного напоминает микрофон-телефон, но всё же. Звонок состоит из катушки (электромагнита) 1. Постоянного магнита 2. Надставками 3. Якоря 4 к которому прикреплен боёк 5. При прохождение переменного тока через катушку электромагнита, магнитное поле меняет своё направление. Стараясь угодить такому явлению якорь с бойком совершает колебания, ударяя по чашечкам звонка. И хотя в современных аппаратах нет никакого звонка и они в основном: хрюкаёт, квакают и даже что-то музыкальное в этом прослушивается, но мы всё равно «звоним»!
ДИСКОВЫЙ НОМЕРОНАБИРАТЕЛЬ
И если все эти друзья, преобразователи, нам постольку-поскольку, то так называемый номеронабиратель Рис4. очень даже нужен и требования к нему более жёсткие чем к остальным составляющим. Но прежде чем разбираться с номеронабирателем по понятиям, посмотрите на Рис9. Это схема простого, классического телефонного аппарата. На схеме группы контактов обозначенных как Н1,2; Н3,4,5; Н6,7 являются группами контактов нашего номеронабирателя! Немного короче всё это показано на Рис5. Где штриховыми линиями ограничены те самые контакты номеронабирателя.
Принцип работы номеронабирателя простой. На Рис4. номеронабиратель находится в исходном положение. На Рис5. тоже всё находится в исходном положении. На Рис6. Временная диаграмма состояния линии Л1, Л2. Мы сейчас находимся на участке А (напряжение на линии постоянное, 60В). И тут нам стукнуло... Мы снимаем трубку (участок В), к линии подключается вся схема телефона и напряжение на линии падает до примерно 15 В. Мы на диске номеронабирателя вставляем палец в отверстие с цифрой семь и поворачиваем диск до упора. Мгновенно контакты 1,2 замыкаются, хотя они практически роли в процессе не играют. Они лишь замыкают телефон (чтобы Вы не слышали тарахтенье при наборе номера, только и всего!). Контакты 4,5 размыкаются, а 3,4 замыкаются. В некоторых номеронабирателях (телефон Спектр3.) контакты 1,2 и 5 вообще отсутствуют! Особенно 5! На линии создаётся короткое замыкание, участок С.
Пружина 1 закручивается и готова возвратиться в первоначальное положение. Вы отпускаете диск и он под действием пружины 1 начинает возвращаться в первоначальное положение. Если собачка 4 до этого момента просто скользила по храповому колесу и ось с прерывателем 3 находилась в неподвижном состоянии, то теперь храповое колесо пришло в движение. Прерыватель 3 своими лепестками вошёл в замкнутые контакты 6,7 и начал их размыкать. На линии появились вот такие импульса, участки 1-7. Их ещё называют кодовые посылки. Вы же набирали цифру 7? Вот, и получите семь импульсов. И те кому это надо, уже увидели их и запустили систему! Но об этом в следующей лекции.
Так сколько же раз прерыватель прервал контакты 6,7? Вот и не угадали! Не семь, а 9! Но последние два импульса мы не получили и стало быть не увидели, потому как контакты 3,4 к тому времени разомкнулись и фокус не удался. А для чего это так задумано? В кругах людей занимающихся ремонтом, обслуживанием либо проектирующих какие-нибудь приборы, аппараты и прочее существует такое понятие, — рассчитано на ДУРАКА! Будь-то работающий компьютер и выдернутый из розетки, на ходу ДУРАКОМ. Или в нашем случае ДУРАК мгновенно переводивший диск обратно, чтобы набрать ещё одну семёрку... И если не сделать двухтактную паузу может произойти ложное срабатывание и он, ДУРАК попадёт совсем не туда, куда хотел (если вообще попадёт?). После окончания последнего импульса 7 мы окажемся в первоначальном положение (снятая трубка, участок D).
В современных аппаратах с кнопочным набором и прочими удобствами, делается имитация работы дискового номеронабирателя, со всеми прелестями НА ДУРАКА! Так, что как Вы не старайтесь ускорить процесс, Вам это не позволят сделать и всё та же система, — НА ДУРАКА! И ещё один момент! Это длительность импульса и пауза между импульсами! Если мне память не изменяет, то длительность где-то примерно 60 мс., а пауза 40 мс. Одним словом скорость выдачи импульсов должно строго соблюдаться! Но как? Посмотрите на Рис4. там Вы увидите маленькую штучку 2. Это регулятор скорости, заставляющий прерыватель 3, прерывать так как надо! Устройство регулятора простое. Если Вы в школе знакомились с принципом работы паровой машины, то наверняка слышали о регуляторе Уатта. Применил ли он его сам или просто изобрёл??? Вот примерно так и наш регулятор устроен!
ПРОТИВОМЕСТНЫЕ СХЕМЫ
Что же ещё интересного прячется в этом самом телефоне? Схема всего телефона! На Рис9. Вы видите схему «классического» телефона. Вы уже немного видели какую-то часть её. Это цепь звонка, контакты номеронабирателя. Л1,Л2, естественно линия соединяющая Вас со станцией (АТС), о которой речь пойдёт в следующей лекции. В исходном состоянии в линию включена только цепь звонка Зв и конденсатор С1. Рычажный переключатель (тот кто работает при опускании и подъёме трубки) представлен здесь как SA с группами контактов 1,2,3 и 4,5,6. При поднятии трубки SA контактами 1,2 подключает разговорную часть схемы к линии, а 5,6 отключив звонок подключает С1 к схеме. Более от SA ничего и не требуется!
Не считая цепи контактов номеронабирателя здесь участвуют ещё и С1, С2 и R1. Они, после поднятия трубки образуют искрогасительный контур, блокирующий (с точки зрения гашения образующихся искр между контактами) контакты Н 6,7. А остальное? Остальное это головная боль как Ваша, так и конструкторов. Это так называемая противоместная схема. Собственно и все эти хитросплетения аппарата опираются на эту, — противоместную! О чём это я? В телефонной трубке запрятаны телефонный капсюль (чтобы Вы слышали) и микрофон (чтобы могли, что-то сказать, кому-то). Традиционно они соединены последовательно. Но в принципе можно их и разъединить, но всё равно они находятся в общей линии и? И если ничего не предпринять, то Вы будете слышать сами себя. При плохой связи Вы только будете сами себе мешать и? И вот для этого и придумали противоместную схему (схемы).
На Рис7,8 показаны два варианта такой схемы. На Рис7. Мостовая схема. На Рис8. противоместная компенсационная. В мостовой схеме два контура, первый: Zлин., половина обмотки трансформатора Л и микрофон Мик. Второй контур: Мик., обмотка Б и Zбаланса. Работа микрофона обеспечивается через обмотку Л без труда, а вот для телефонного капсюля ситуация другая. Токи микрофона разветвляются по контурам (синие стрелочки), влево и вправо. И при равенстве данных контуров и естественно токов, направленных в разные стороны они друг друга в трансформаторе как бы уничтожают. Естественно в обмотке для телефонного капсюля индукционные токи микрофона отсутствуют. Стало быть Вы себя не слышите! Но это в идеале, а реально при постоянном (заводском) Zбаланса, линейное Zлин. может быть какое угодно! Так, что всё это только может уменьшить головную боль. Вторая схема Рис8. компенсационная и где-то в чём-то повторяет первую... Я даже не хочу Вам забивать голову. А действительно, я просто не понимаю в чём кайф? Все те же затраты, усложнённый трансформатор... Ну дык? По-видимому отказаться не в силах?! Раз уж куплено ружьё, так и должно бабахнуть, ну прямо как по Чехову...
И последнее, о сервисе! В принципе не бояре и без него прожили бы... Посмотрите Рис9. в ту часть схемы где обозначен телефонный капсюль Тлф. Параллельно ему стоят два диода Д1 и Д2 (иногда их заменяют транзисторами). Это защита Ваших ушей от всяких токовых всплесков на линии. Дело в том, что при нормальных токах Д1 и Д2 практически не влияют на ситуацию. Но при увеличении токов сопротивление диодов резко уменьшается и они подавляют громкие звуки. А, чтобы Вы не дай Бог не услышали трескотню номеронабирателя стоят контакты Н 1,2, блокирующие тот же Тлф. Вот пожалуй и всё! Продолжение в следующей лекции: «Алле. Барышня. Мне Смольный...» http://www.proza.ru/2017/06/11/1852