Магнітний потік, створюваний постійним магнітом, дорівнює
,
де
F - сила, що намагнічує;
- магнітний опір контуру;l - довжина магнітопроводу;
а – абсолютна магнітна проникність середовища;
S - поперечний переріз магнітопроводу.
При розмові перед мікрофоном мембрана та якір починають рухатися, змінюється довжина магнітопроводу l, а значить Rм і Ф, тобто Ф стане змінним.
Змінний магнітний потік буде
індукувати у котушці мікрофона ЕРС
.
Під впливом змінної ЕРС у замкнуто ланцюзі котушок мікрофона й телефону виникає змінний струм звукової частоти.
Цей струм створює в котушці телефону змінний магнітний потік, під впливом якого приходить у коливання мембрана, відтворюючи передану мову.
Таким чином, у безбатарейному телефонному зв'язку той самий капсуль може виконувати роль і мікрофона, і телефону.
Устрій елементів безбатарейних телефонних установок. Корабельна система безбатарейного зв'язку містить у собі:
Телефонні апарати типу СТА й ТАК;
Комутатори типу КТК і СТК.
До складу телефонних апаратів входять:
а) мікрофон і телефон, поміщені в мікро телефонній трубці;
б) індуктор;
в) дзвінок;
г) неонова лампа;
д) важільний перемикач.
Розглянемо устрій кожного із цих елементів.
Як мікрофон і телефон у системи безбатарейного зв'язку використається капсуль типу ДЕМ, рис. 5.1. У спокійному стані мембрани якір перебуває посередині повітряного зазору. У цьому випадку магнітний потік постійного магніту проходить через повітряний зазор і кінці якоря, але не проходить уздовж якоря.
При роботі капсуля як мікрофон коливання мембрани, викликані дією акустичного тиску, приводять до коливань якоря. При цьому магнітний потік, замикаючись по шляху з найменшим опором, проходить по якорі в різних напрямках, міняючись із частотою коливання мембрани.
Тобто, стосовно котушки він стає змінним і наводить у ній змінну ЕРС звукової частоти. Тому що кінці котушок мікрофона й телефону з'єднані між собою, то по ланцюзі буде протікати змінний струм. Цей струм створить змінний магнітний потік у котушці телефону, що, взаємодіючи з потоком постійного магніту, викликає коливання якоря зі звуковою частотою, переміщаючи мембрану, що відтворює звук.
Мікротелефонна трубка - основний прилад телефонного зв'язку всіх систем і типів, рис. 5.2. Корпус мікротелефонної трубки, застосовуваної в телефонному зв'язку ручної дії, виконаний із силуміну. У телефонному зв'язку автоматичної дії застосовуються трубки із пластмаси. У верхній частині мікротелефонної трубки міститься телефонний капсуль, у нижньої - мікрофон.
У трьох провідному безбатарейному телефонному зв'язку КТС застосовується два типи мікротелефонних трубок МТ-Б і МТ-Ф. Як мікрофон і телефону в них використаються капсулі ДЭМ-4м.
Трубка типу МТ-Б застосовується в приміщеннях з нормальним рівнем шумів. Трубка МТ-Ф - мікротелефон з акустичним фільтром - застосовується в гучних приміщеннях. Мікрофон такої трубки за допомогою фільтра ізольований від шуму приміщення, звідки ведеться розмова.
Устрій трубки типу МТ-Б показаний на рис. 5.2а. . У верхній частині корпуса 1 у стакані поміщені два капсулі - мікрофонний 2 і телефонний 3. На стакан нагвинчена кришка 4, на яку надіта гумова подушка 5, що захищає вухо слухача від навколишнього шуму. Рукоятка корпуса в нижній частині має вигнутий рупор, на кінцю якого розташованій гумовий розтруб 6.
Рис. 5.2. Мікротелефонна трубка:
а) - трубка типу МТ-Б; б) - трубка типу МТ-Ф.
При розмові розтруб щільно притискається до особи мовця й мікрофон виявляється ув'язненим у закриту камеру. Закрита камера повідомляється із зовнішнім повітрям через канали акустичного фільтра. Зазначена на рис. 5.2б конструкція значною мірою зменшує вплив навколишнього середовища на мікрофон. Вона включає 1 - мембрана; 2 - камера акустичного фільтра; 3 - канали акустичного фільтра; 4 - канал рупора.
Розміри камери 2 і каналів 3 акустичного фільтра конструктивно підбираються такими, щоб через фільтр на мікрофон проникали шуми тільки низьких частот, які на передачу мови роблять значно менший вплив, чим шуми високих частот, затримувані фільтром.
Додаткова слухавка має тільки телефонний капсуль типу ДЭМ-4м.
При розмові розтруб щільно притискається до особи мовця й мікрофон виявляється ув'язненим у закриту камеру. Для забезпечення видиху мовця камера повідомляється з навколишнім простором через канали акустичного фільтра.
Розміри камери й каналів розраховані таким чином, що в камеру проникають із навколишнього простору тільки шуми низьких частот, що не робить впливи на якість переданої мови.
Індуктор, застосовуваний в основному в приладах безбатарейних телефонних систем (двохпровідній БКК і трьохпровідній КТС), служить для посилки змінного струму з комутатора на абонентські апарати й комутатори або з абонентських апаратів на комутатори.
Індуктор є джерелом змінного струму. Ротор приводиться в обертання рукояткою вручну. Індуктор виробляє U= 80 В при f=20 Гц, що подається на сигнальну лампу й дзвінок. (n=180 об/хв).
Індуктор (рис. 5.3) складається з наступних основних вузлів; 1 - магнітоелектричної машини, що представляє собою найпростіший генератор змінного струму з ручним приводом; 2 - механізму для обертання якоря індуктора від руки; 3 - контактної групи, що служить для передачі змінного струму в зовнішній замкнутий ланцюг.
Рис. 5.3. Устрій індуктора безбатарейного зв'язку.
1 2, 3 - контактні пружини; 4 - рукоятка, 5 - зубчасте колесо: 6 - вісь зубчастого колеса: 7-пружина: 8 - якір; 9 - контактна група; Л1,Л2 - лінія.
Магнітоелектрична машина складається з якоря 8 з обмоткою й двох плоских постійних магнітів з полюсними башмаками на торцях магнітів.
Передавальний механізм складається із двох циліндричних зубчастих коліс 5 з осями, що обертаються в підшипниках стійки, і рукоятки 4.
Контактна група 9 складається із трьох контактних пружин. Пружини 1 й 2 з'єднані з кінцями обмотки котушки якоря 8, а контактні пружини 2 й 3 приєднані до зовнішнього замкнутого ланцюга.
Контактна група необхідна для виключення опору обмотки якоря з розмовного ланцюга. У нерухомому положенні замкнуті контакти 1 й 2, шунтувальні обмотку якоря. Для цього на осі 6 зубчастого колеса 5 є спеціальні нарізи, за допомогою яких вісь при обертанні зрушується вправо.
При обертанні якоря індуктора поле, створюване постійними магнітами, наводить у його обмотці змінну э.р.с., внаслідок чого в зовнішній викличний ланцюг надходить змінний струм, частота якого залежить від числа оборотів якоря індуктора й практично дорівнює 18-20 Гц, (при швидкості обертання рукоятки індуктора близько 180об/сек).
Індуктор, застосовуваний у приладах трехпроводной телефонного зв'язку, могутніший, але не має принципових відмінностей від описаного вище індуктора.
Бленкер (БЛ), установлюваний у комутаторах безбатарейного телефонного зв'язку, служить для фіксації на комутаторі виклику й вказівки абонента, хто викликав. Кожен абонент має на комутаторі свій бленкер.
Бленкер (рис. 5.4) являє собою електромагнітний механізм, що спрацьовує при проходженні по його обмотці викличного струму, що посилає індуктором абонент. Він має наступні елементи: 1 - сталева підстава; 2 - сердечник; 3 - котушка; 4 - полюсний наконечник; 5 - якір; 6 - вісь якоря; 7 - скоба; 8- пружина; 9 - засувка; 10 - пружина; 11-прапорець; 12 - пружина; 13 - контактна група.
Електромагнітний механізм бленкера складається із сердечника 2, котушки 3, якоря 5 і полюсних наконечників 4.
Рис. 5.4. Устрій бленкера.
На одній осі 6 з якорем обертається засувка 9, що постійно перебуває під впливом пружини 10. Прапорець 11 бленкера обертається на штифті і є під впливом пружини 12. Крім того, прапорець у вихідному положенні через упор давить на середню пружину контактної групи 13 бленкера, замикаючи її із правою пружиною. Обмотка підключена до лінійних проводів. Під дією викличного змінного струму, що проходить по обмотці електромагніта бленкера, якір притягається до ярма, звільняє засувку 9 і тим самим прапорець бленкера, під дією пружини встановлюється проти віконця в кришці комутатора. Над віконцем з'являється назва абонента, що викликає комутатор.
Поляризований дзвінок є елементом звукової сигналізації, а неонова лампа – елементом світлової сигналізації. З появою прапорця бленкера проти віконця звільняється упор групи контактних пружин, що супроводжується розривом ланцюга живлення електромагніта бленкера й замиканням контактів ланцюга живлення дзвінка ЗВ й неонової лампи НЛ. Дзвінок і лампа будуть діяти доти, поки абонент не припинить обертати ручку індуктора. Прапорець бленкера повертається у вихідне положення при повороті лінійного ключа в положення «Повідомлене».
Сигнальні лампи застосовуються для подачі світлових викличних сигналів, що дублюють роботу дзвінків у приладах телефонного зв'язку автоматичної й ручної дії в батарейній і безбатарейній системах (двох - і трьохпровідній). У сучасному судновому телефонному зв'язку застосовують неонові лампи з потенціалом запалювання близько 60В.
Неонові лампи встановлюються в телефонних апаратах батарейної системи ручної й автоматичної дії, у телефонних апаратах і комутаторах безбатарейної системи.
Сигнальні лампи, застосовувані в батарейному телефонному зв'язку ручної дії, одержують живлення від акумуляторної батареї й від викличних пристроїв ВУ-2 і ВУ-1. Сигнальні лампи, застосовувані в телефонному зв'язку автоматичної дії, одержують живлення від сигнально-викличного пристрою
У безбатарейному телефонному зв'язку неонові лампи, крім виклику, здійснюють ряд додаткових функцій: контроль справності свого індуктора й фіксацію виклику того абонента, ключ якого на комутаторі залишається в положенні «Повідомлене» (тому що в цьому випадку викличний струм не зможе надійти ні на дзвінок, ні на бленкер).
З метою зменшення споживання струму неоновою лампою в її ланцюг послідовно включається опір або конденсатор.
Важільний перемикач має пару контактів і служить для перемикання апарата з викличного ланцюга на розмовній при знятті трубки.
Телефонні комутатори призначені для здійснення парного й вибірного циркулярного з'єднання пункту установки комутатора з підключеними до нього абонентами.
До складу комутатора входять:
телефон і мікрофон, об'єднані в мікротелефонній трубці;
додатковий телефон;
виклична педаль й індуктор;
неонова лампа й дзвінок;
абонентські комплекти (лінійні ключі й бленкери).
Найпростішою схемою безбатарейного телефонного зв'язку є 2-х провідна, у якій мікрофон і телефон кожного абонента з'єднані паралельно, рис. 5.5а.
Рис. 5.5. Двох - і трьох - провідні схеми безбатарейного зв'язку.
Недоліком цієї схеми є місцевий ефект, тобто прослуховування власної мови у власному телефоні. Для усунення цього використається 3-х провідна схема, рис. 5.5б.