Акустические вызывные устройства

Акустические вызывные устройства (tone ringer), заменяющие электрический звонок в телефонном аппарате, называются электроакустическими конверторами (это либо пьезокерамические преобразователи, либо громкоговорители). Они преобразуют посылку вызова в двухполупериодные акустические сигналы с изменяемой частотой.

Рис. 2.4.  Принцип построения вызывного устройства на базе электронных элементов

Простейшая схема ВУ на базе пьезоэлектрического преобразователя и транзистора приведена на рис. 2.4 [3.6]. Это устройство включается в электрическую схему на место звонка. Как и на рис. 2.1, выключатель РП предназначен для отключения звонка. Конденсатор С1 является разделительным для постоянного тока линии.

Схема представляет собой мультивибратор, который работает на частоте резонанса пьезоэлектрического излучателя порядка 3,5 КГц.

Пьезоэлектрический излучатель представляет собой металлическую пластину В, на которой помещен кристалл искусственного пьезоэлектрика (двуокись кремния). Внешняя поверхность кристалла металлизирована двумя контактными плоскостями и . Если приложить напряжение между пластиной "В" и одной из плоскостей металлизации , то кристалл будет деформироваться и, тем самым, создавать звуковые колебания. Упругие колебания кристалла, в свою очередь, генерируют напряжение на гранях кристалла (на плоскости металлизации — ).

ВУ работает следующим образом.

• Напряжение положительного полупериода вызывного сигнала через конденсатор и резистор , являющийся коллекторной нагрузкой транзистора, прикладывается к обкладкам В-R пьезоэлектрика, что приводит к деформации последнего и излучению звукового сигнала, усиливаемого металлической мембраной (обкладкой) — .

• Деформация пьезоэлектрика, вызванная приложенным к обкладкам В и R напряжением, вызывает появление напряжения положительной полярности между обкладками и . Через резистор R3, ограничивающий ток базы, это напряжение прикладывается к эмиттерному переходу и открывает его. Открытый транзистор шунтирует обкладки и , что приводит к уменьшению приложенного к ним напряжения и, как следствие, к обратной деформации пьезоэлектрика.

• Обратная деформация пьезоэлектрика вызывает появление напряжения отрицательной полярности между обкладками В и , которое через резистор прикладывается к переходу эмиттер-база транзистора и запирает его.

• Закрытый транзистор обладает большим сопротивлением, вследствие чего практически все напряжение вызывного сигнала вновь прикладывается к обкладкам и пьезоэлектрика и вновь вызывает его деформацию, появление положительного напряжения, открывание транзистора, т.е. процесс повторяется.

Таким образом, на протяжении положительного полупериода вызывного сигнала АТС частотой 25 Гц возникают автоколебания с резонансной частотой пьезоэлектрика, равной приблизительно 3,5 КГц. Отрицательный полупериод вызывного сигнала запирает транзистор, и автоколебания прекращаются. Резистор устанавливает начальное смещение на базе транзистора.

Рис. 2.5.  Вызывное устройство на базе интегральной схемы

Имеется много типов интегральных схем, реализующих эту функцию [2.6]. Рассмотрим только принцип работы вызывного устройства, которое использует интегральную схему по схеме, приведенной на рис. 2.5. Сигнал вызова абонента через ограничивающий резистор и разделительный для постоянного тока линии конденсатор поступает на диодный мост D1-D4.

Выпрямленный сигнал ограничивается стабилитроном до величины 10 В и через диод поступает на вход питания . Дальнейшая работа зависит от типа ИС, список которых приведен в приложении.

С точки зрения потребителя, каждый из типов микросхем предоставляет возможности получить различные типы вызывного сигнала, например: сигнал с нарастающей громкостью, посылка вызова чередующимися частотами, выбор набора сигналов (мелодий). Сигналы поступают на пьезоэлектрический преобразователь .