11.3. Аппаратура передачи речи
В системе телефонной связи к аппаратуре передачи речи относятся электроакустические преобразователи и вспомогательные устройства. Электроакустические преобразователи осуществляют преобразование электрической энергии в звуковую и наоборот.
Телефон преобразует электрическую энергию в звуковую и предназначен для работы в условиях нагрузки на ухо человека. Микрофон преобразует звуковые колебания в электрические. Устройства, сочетающие функции телефона и микрофона, называют обратимыми. Устройства, требующие для своей работы источник питания, называют активными.
Принцип действия электромагнитного телефона основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых постоянным магнитом (Ф0) и электромагнитом (Ф~). Под действием результирующего (суммарного) потока мембрана телефона совершает колебательные движения, совпадающие с направлением электрического тока, поступающего в обмотку электромагнита. Основными элементами телефона (рис. 11.2) являются: постоянный магнит, электромагнит, состоящий из двух обмоток с сердечниками, и мембрана.
Рис.11.2. Устройство электромагнитного телефона
В покое, т.е. при отсутствии тока в обмотках электромагнита, мембрана притянута к сердечнику под действием потока, создаваемого постоянным магнитом, имеет небольшой прогиб в сторону сердечника и неподвижна. Появление переменного электрического тока в обмотках электромагнита создает в сердечнике дополнительный переменный магнитный поток, направление которого совпадает, либо противоположно направлению потока, создаваемого постоянным магнитом. В результате мембрана будет совершать колебательные движения, соответствующие изменению силы тока. Колебательные движения мембраны создают распространяющиеся колебательные движения частиц воздуха, воспринимающиеся ухом человека как звук.
В телефонных аппаратах применяются так называемые капсюльные телефоны, размещаемые в микротелефонных трубках. Конструктивное исполнение их может быть различным.
Угольный микрофон – необратимый активный акустоэлектрический преобразователь. Принцип действия основан на свойстве угольного порошка изменять сопротивление электрическому току в зависимости от плотности порошка, изменяющейся под действием звуковых колебаний воздушной среды. Устройство угольного микрофона и схема его включения в электрическую цепь показаны на рис.11.3. Основными элементами микрофона являются подвижный и неподвижный электроды, подключенные к электрической цепи, и угольный порошок, заполняющий пространство между электродами. Подвижный электрод жестко связан с мембраной, воспринимающей колебания окружающего слоя воздуха. Элементы микрофона помещены в общий корпус, изготовленный из токонепроводящего материала. Звуковые колебания воздуха приводят к соответствующим колебаниям мембраны. Вместе с мембраной колеблется, совершая горизонтальные движения, подвижный электрод, изменяющий плотность угольного порошка. При увеличении плотности порошка его сопротивление электрическому току уменьшается, а при уменьшении – увеличивается. Следовательно, ток в цепи будет изменяться прямо пропорционально изменению звукового давления. При отсутствии звуковых колебаний мембрана находится в состоянии покоя, сопротивление порошка не изменяется, а в цепи микрофона протекает неизменяющийся ток. С появлением звуковых колебаний, т.е. началом изменения звукового давления, ток начинает изменяться по закону изменения давления.
Рис.11.3. Устройство и схема включения угольного микрофона
К вспомогательным устройствам относятся вызывные приборы, предназначенные для приема сигналов вызова: звонок, зуммер и др. Вспомогательным, но обязательным является также устройство для передачи адресной информации, называемое номеронабирателем. Номеронабиратели бывают дисковые и тастатурные (кнопочные). Принцип их работы рассматривается в §11.9.
Все элементы аппаратуры передачи речи конструктивно объединяются в прибор, называемый телефонным аппаратом (ТА). Структурная схема ТА приведена на рис. 11.4. Когда микротелефонная трубка ТА не снята, она нажимает на рычажный переключатель, удерживая его в нижнем положении, как показано на рис.11.4. При этом к абонентской линии (АЛ) подключен вызывной прибор, который сработает при поступлении сигнала вызова. При снятии микротелефонной трубки с ТА переключатель поднимается вверх и подключает к линии разговорные приборы и номеронабиратель, подготавливая ТА к ведению переговоров.
Рис.11.4. Структурная схема телефонного аппарата
По способу электропитания разговорных и вспомогательных приборов различают ТА с местной батареей (МБ) и центральной батареей (ЦБ). ТА МБ оборудован батареей постоянного тока с напряжением ЗВ. ТА ЦБ получает питание своей схемы по проводам АЛ от ЦБ, размещаемой на АТС. Напряжение ЦБ обычно составляет 24, 48 или, чаще всего, 60В.