Современные офисные АТС нашли широкое применение в организациях и учреждениях. Они позволяют расширить возможности телефонной связи при ограниченном числе линий. Как правило, основной элемент таких станций - процессор или микроконтроллер. Автор статьи предлагает использовать вместо них персональный компьютер, благо сейчас имеется большое количество компьютерной техники, которая немного устарела, но вполне может выполнять такую не очень сложную задачу, как управление офисной АТС.
Разработанная АТС - это программно-аппаратный комплекс на базе IBM PC. Устройство подключают к LPT порту компьютера, оснащенного звуковой картой, источником бесперебойного питания и операционной системой (ОС) Windows95/98 или Windows NT4.0/2000/XP (последнее предпочтительнее из соображений надежности). Естественно, компьютер должен работать постоянно.
Телефонное оборудование, подключаемое к АТС, может быть самым разнообразным: однолинейные дисковые или кнопочные телефоны с тоновым или импульсным набором, бесшнуровые телефоны (радиотелефоны), модемы, факсимильные аппараты и т. п. Суммарное число внешних и внутренних линий - 14, максимальное число одновременных соединений - 5. В АТС реализована максимально возможная гальваническая развязка: гальванически связаны только те комплекты, которые находятся в данный момент в соединении.
Основные функциональные возможности:
- гибкая система распределения входящего вызова и выбора внешней линии;
- обратный вызов при освобождении занятой линии;
- передача соединения другому абоненту, перехват вызова;
- дневной/ночной режим работы - возможность изменения настроек системы в зависимости от текущего времени;
- электронная фиксация абонента - возможность консультаций со вторым абонентом, не давая отбоя первому;
- музыкальная пауза в режиме удержания (воспроизведение MIDI файла);
- автонабор (при поднятии трубки происходит автоматическое соединение с внешней линией);
- оповещение - если внутренний абонент находится в состоянии соединения с внешней линией и поступает внешний вызов по другой линии, то он слышит два коротких гудка;
- системный рабочий отчет - система постоянно производит анализ загруженности ресурсов и выдает полный отчет о всех соединениях в текстовом файле;
- преобразование тонального набора в импульсный.
АТС состоит из нескольких модулей. Основной модуль показан на рис. 1. Он содержит интерфейс на микросхемах DD1 - DD9 для связи с компьютером, источник питания абонентских комплектов (далее АК) и соединительные разъемы ХР1, Х1-Х17. Источник питания АК включает в себя генератор на элементах микросхемы DD10, транзистор VT1 и трансформатор Т1.
(нажмите для увеличения)
Разъем ХР1 предназначен для подключения АТС к LPT порту компьютера, Х17 - к блоку генераторов (см. далее). КХ1-Х15 могут подключаться АК, комплекты внешних линий (КВЛ) и музыкальный комплект (МК). Одноименные контакты 1, 4-25, 28-40 разъемов Х1-Х15 соединены между собой; 2 и 3 - подключены к соответствующим выходам дешифраторов DD9, DD8; 26 и 27 - к соответствующим выпрямителям для подачи питания +36 В на АК. Для КВЛ и МК такое напряжение не нужно, поэтому на разъемы Х13-Х15 оно не подается, и трансформатор Т1 содержит 12, а не 15 вторичных обмоток. Разъемы Х13-Х15 предназначены для подключения только КВЛ и МК, а Х1- XI2 - для любых комплектов. Соответствующий тип устройства должен быть установлен в программе CTIServer.exe (для этого надо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши в столбце "Вид" в соответствующей строке).
К разъему Х16 подключен стандартный источник питания от IBM PC AT Возможно применение любого другого источника с выходным напряжением +5 В и +12 В при токе до 2 А и -5 В при токе до 0,25 А.
Для питания АК собран преобразователь частотой около 20 кГц на элементах микросхемы DD10. При необходимости частоту и скважность импульсов можно подобрать резисторами R33 и R34. Для более надежного закрывания транзистора VT1 на выв. 7 DD10 подано напряжение -5 В. Для каждого АК предусмотрена своя вторичная обмотка трансформатора Т1 и свой выпрямитель. Такой вариант питания АК позволяет гальванически развязать все АК и не использовать переходные трансформаторы в КВЛ (как это сделано в [1]). Применение переходных трансформаторов ухудшает качество речевого сигнала и отрицательно сказывается на скорости обмена данными через модем.
Трансформатор Т1 изготовлен на кольце типоразмера К28х22х6 из феррита М2000, первичная обмотка содержит 24 витка провода ПЭВ-2 0,5, вторичные - по 72 витка провода ПЭВ-2 0,2. Транзистор VT1 установлен на теплоотводе площадью 30 см2.
Возлв каждого разъема и микросхемы желательно подключить блокировочные конденсаторы в цепях питания (на схеме не показаны).
В качестве разъемов Х1-Х15 можно применить МРН или ISA, снятые с неисправных материнских плат компьютеров.
Интерфейс состоит из входных буферов DD2, DD7, регистра-защелки адреса DD6, формирователя сигнала WAIT DD3, дешифратора адреса режима чтения данных DD9, дешифратора адреса режима записи данных DD8. Буфер DD2 в режиме чтения данных находится в нормальном состоянии, во всех остальных - в высокоимпендансном.
Принципиальная схема абонентского комплекта (АК) показана на рис. 2. Он состоит из ограничителя тока L1R2R3U1.1 (25 мА), приемника тонального набора номера DD4, регистра-защелки данных DD2 с дешифратором DD3 и части коммутационного поля К1- К7.
(нажмите для увеличения)
Реле К1 служит для подачи вызывного напряжения, К2 - сигнала станции, К3 и т. д. - для подключения к шнуровым комплектам (ШК). Под ШК будем понимать пару проводов, по которым можно установить соединение для разговора. Число реле для подключения к ШК во всех комплектах должно быть одинаковым и должно равняться максимальному числу одновременных соединений, которое регулируется в окне настройка\параметры. Его выбирают исходя из числа внутренних абонентов и внешних линий.
Конструкцию абонентского комплекта можно улучшить, применив вместо ограничителя стабилизатор тока на транзисторе (рис. 3), а также упростить (несколько ухудшив качество распознавания тональных сигналов набора номера). Для этого надо исключить трансформатор Т1 и элементы С7, R11, заменить микросхему DD1 на К561ЛЕ5, а вывод 2 микросхемы DD4 подключить к выводу 5 новой микросхемы DD1 через конденсатор С6. В этом случае сигнал будет проходить через оптрон. Приемник тонального набора номера вообще не обязателен, если городская АТС или телефонный аппарат не поддерживают этот вид набора номера.
Вместо дросселя L1 и оптрона U1 возможно применение электромагнитного реле, например, РЭС9 (паспорт 205). Минусы такого варианта: дребезг контактов и неуверенное срабатывание на длинных абонентских линиях с большим сопротивлением и разными телефонными аппаратами.
Приемник тонального набора номера стандарта DTMF собран на микросхеме КР1008ВЖ18, подробно описанной в [4, 5].
В качестве дросселя L1 применена обмотка с магнитопроводом от реле РЭС9 (паспорт 205). Обмотки разных АК необходимо экранировать одну от другой или разнести в пространстве, так как в противном случае может прослушиваться разговор с соседнего ШК. Трансформатор Т1 изготовлен на броневом магнитопроводе Б18 x 3 x 10 из феррита М2000 и содержит две обмотки по 300 витков провода ПЭВ - 2 0,1.
Схема комплекта внешней линии изображена на рис. 4. В отличие от АК, в нем нет приемника тонального набора номера, нет реле для подачи вызывного напряжения и сигнала станции, но есть приемник входящего вызова.
(нажмите для увеличения)
Так же, как и в АК, реле К1 - К5 служат для подключения к ШК. Их число должно равняться максимальному числу одновременных соединений, и их обмотки должны быть подключены к выходам дешифратора, начиная с 3.
При подключении внешних линий к АТС желательно учитывать полярность во избежание громких щелчков в телефонных трубках из-за перезарядки разделительных конденсаторов.
В качестве дросселя L1 также применены обмотки от реле РЭС9 (паспорт 205). При необходимости ток во внешней линии можно подобрать резистором R6.
Схема музыкального комплекта изображена на рис. 5. Он состоит из разделительного трансформатора Т1, регистра - защелки данных DD2 без дешифратора, что позволяет включать звуковое заполнение более чем одному ШК и части коммутационной матрицы. Музыкальное заполнение - важный компонент АТС, так как человек, позвонивший в офис, где установлена такая АТС, как правило, не дожидается, пока один внутренний абонент проконсультируется с другим. Если позвонивший в этот момент слышит тишину, то кладет трубку, так как ему трудно понять, что произошло - или разрыв связи по техническим причинам, или внешняя линия стоит в режиме удержания.
(нажмите для увеличения)
Источник музыкального сигнала может быть разным: звуковая карта, CD-ROM, FM-тюнер или любой внешний. Программный CD-плеер или универсальный проигрыватель должен быть включен с круговым воспроизведением одного или нескольких файлов.
Если источник музыкального сигнала не содержит усилителя мощности, его надо собрать, например, на микросхеме К174УН14 и включить перед трансформатором Т1.
Трансформатор Т1 изготовлен на броневом магнитопроводе Б18 x 3 x 10 из феррита М2000 и содержит две обмотки по 300 витков провода ПЭВ-2 0,1.
Во всех комплектах применены реле РЭС55 с рабочим напряжением 12 В, но они могут быть любыми с соответствующим напряжением питания и транзисторными ключами (более громоздкий вариант). При использовании ключей возможно применить менее дорогие дешифраторы К155ИД1 (рис. 6). При подключении реле без транзисторов надо руководствоваться параметрами микросхемы К555ИД10: ток - не более 80 мА, напряжение - не более 15 В [6]. Возможно применение оптореле 5П14 [7, 8] (более дорогой вариант).
Схема блока генераторов показана на рис. 7. Он состоит из источника вызывного напряжения и генератора сигнала станции. RC-генератор синусоидальных колебаний частотой 425 Гц собран по схеме моста Вина [9]. На микросхеме DA1 собран задающий узел, на транзисторе VT1 - стабилизатор напряжения, на VT2 - эмиттерный повторитель.
Выходное сопротивление генератора должно быть как можно меньшим для исключения попадания сигнала тонального набора номера из одного АК в другой при одновременном их подключении к генератору. Для этого применены усилитель на микросхеме DA2 и трансформатор Т2. Формирователь вызывного напряжения выполнен на сетевом трансформаторе Т1 с выпрямителем на диодах VD4-VD7. Он создает переменное напряжение 60 Вэфф частотой 50 Гц с постоянной составляющей.
В качестве Т1 применен стандартный трансформатор ТАН 13-220-50К. Он содержит четыре обмотки по 30 Вэфф. Обмотка II состоит из двух последовательно включенных обмоток по 30 В, аналогично обмотка III составлена из двух обмоток по 30 В. Возможно применение другого трансформатора с двумя вторичными обмотками по 60 Вэфф.Трансформатор Т2 изготовлен на ферритовом броневом магнитопроводе Б18x3x10 из феррита М2000 и содержит две обмотки по 50 витков провода ПЭВ-2 0,5.
Предлагаемый вариант расположения узлов АТС, где каждый комплект собран на отдельной плате с разъемом, не самый удачный, но доступный для понимания работы станции. Автор собрал АТС на макетных платах в трех блоках, размещенных в стандартном корпусе IBM PC:
- все реле и управляющие ими дешифраторы;
- преобразователь напряжения с выпрямителями для питания АК;
- все остальные элементы.
Оптимален вариант, где на одной плате собраны два или четыре комплекта (в зависимости от габаритов реле). В этом случае надо применять разъемы с большим числом контактов.
Теперь перейдем к описанию программного обеспечения.
Инсталляция. Распакуйте архив ats_pc.zip на диск С. В каталоге C:\ATS\MIDI должен находиться файл music.mid, который при запуске программы CTIServer.exe начнет воспроизводиться по кругу. Запустите reg.bat. Если на компьютере установлена операционная система (ОС) Windows95/98/ME, достаточно подключить АТС к параллельному порту PC (при выключенных компьютере и АТС) и запустить CTIServer.exe. Предварительно надо проверить режим LPT порта: он должен быть ЕРР1.7 или ЕРР1.9.
Windows NT4/2000/XP накладывает запрет на прямое обращение к портам. Его можно обойти с помощью драйвера PORTTALK.SYS. Для этого необходимо скачать архив porttalk22.zip с [3], распаковать его, скопировать porttalk.sys в каталог C:\WINNT\SYS-TEM32\DRIVERS (для Windows ХР - C:\WINDOWS\SYSTEM32\DRIVERS); скопировать Allowlo.exe в каталог C:\ATS; запускать вместо CTIServer.exe надо ats_winnt.bat. Под ОС Windows 2000 АТС проработала несколько месяцев без сбоев.
Правильно собранная АТС в налаживании не нуждается, хотя при подключении длинных абонентских линий придется подобрать резисторы R2, R3 (см. рис. 2) по току в линии 25 мА при снятой трубке телефонного аппарата. Оптрон должен уверенно срабатывать.
Коротко о логике работы АТС. Внутренний абонент 1 снимает трубку, через 0,2 с он услышит сигнал станции. После этого он может набрать двузначный номер. Если этому номеру соответствует какой-либо внутренний абонент, например 2, находящийся в состоянии SLEEP, то абоненту 2 присваивается состояние RINGJNT, а абоненту 1 - RC (RING CONTROL). При этом абонент 1 слышит контроль посылки вызова (длинные гудки), а на телефонный аппарат абонента 2 поступает вызывной сигнал. Если абонент 2 снимет трубку, то установится соединение по свободному ШК. Если абонент 2 занят, нет свободного ШК или набранному номеру не соответствует внутренний абонент, абонент 1 слышит короткие гудки (состояние BUSY).
Все текущие состояния комплектов можно наблюдать на экране монитора в главном окне программы CTIServer.exe и прочитать в log-файлах, где они фиксируются с временными метками.
При поступлении внешнего вызова состояние RINGJEXT присваивается внутренним абонентам по списку, редактируемому в окне свойств данной внешней линии. Чтобы попасть в окно свойств какого-либо устройства, надо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши в столбце "Вид" в соответствующей строке. Для дневного и ночного режимов работы станции предусмотрены раздельные списки.
Если внутренний абонент набрал цифру 9, происходит соединение с первой свободной внешней линией из списка, хранящегося в окне свойств данного абонента (также для дневного и ночного режимов работы свои списки). В этом же окне можно запретить выход на межгород, включить оповещение и режим безусловного занятия внешней линии. Можно выбрать конкретную внешнюю линию, набрав цифру 8 и порядковый номер линии в списке. Например, номер 82 соответствует второй линии списка.
Если в свойствах абонента включено "занятие", то как только он снимет трубку, произойдет соединение с внешней линией (т. е. не надо набирать 9). В этом случае, если он хочет позвонить другому внутреннему абоненту, перед номером он должен набрать кнопку * (т. е., например, не 12, а *12). При включенном приоритетном занятии происходит соединение с внешней линией даже в том случае, если она занята (предыдущее соединение разрывается). Набор номера другого внутреннего абонента также производится через кнопку *.
Сигнал тонального набора номера проходит во внешнюю линию через разделительные конденсаторы беспрепятственно, поэтому никаких дополнительных мер принимать не надо. Импульсный набор номера так работать не будет. От разделительных конденсаторов отказаться нельзя, следовательно, эту функцию реализует программа. Если внутренний абонент находится в состоянии соединения с внешней линией и происходит разрыв его шлейфа на время большее, чем timeO, и меньшее, чем timel, это расценивается как импульсный набор номера. Этот импульс передается во внешнюю линию с помощью разрыва ее шлейфа на время, которое задается с помощью переменной pulseouttime в окне настройка\параметры.
Программа предусматривает также преобразование тонального набора в импульсный. Это необходимо, если телефонный аппарат включен в режим тонального набора номера, а городская АТС этот режим не поддерживает.
Если внутренний абонент 1 находится в состоянии соединения с внешней линией или с другим внутренним абонентом 2 и происходит разрыв его шлейфа на время большее, чем timel, и меньшее, чем time2, это расценивается как выход в режим SERVICE, что подтверждается двумя короткими гудками. Соединение абонентов 1 и 2 разрывается, абонент 2 начинает слышать музыку. После этого абонент 1 может набрать номер любого другого внутреннего абонента (например, 3). Если абонент 3 поднимет трубку, установится соединение между абонентами 1 и 3, абонент 2 в это время продолжает слушать музыку. Если абонент 1 или абонент 3 положит трубку на время большее, чем time2, установится соединение абонентов 2 и 3 или 2 и 1 соответственно. Можно и не ждать, пока собеседник положит трубку: если абонент 2 или 3 произведет разрыв своего шлейфа на время большее, чем time1, и меньшее, чем time2, то установится соединение соответственно абонентов 2 и 1 или 2 и 3.
В окне настройка\параметры можно также регулировать длительность промежутка времени, после которого считается, что импульсный набор цифры закончен (межцифровая пауза), длительность посылки вызова, ее контроля и паузы между ними (RING / RING CONTROL), длительность короткого гудка (BUSY). Здесь же устанавливается время автоматического перехода с дневного режима на ночной, и наоборот.
Если внутренний абонент пытался соединиться с внешней линией, но она оказалась занята, он услышит короткие гудки. При этом, если он наберет цифру 6, включится режим WAIT, что подтвердится двумя короткими гудками, после этого он кладет трубку. Как только внешняя линия освободится, он получит вызов. Для нескольких абонентов с режимом WAIT формируется очередь.
Система допускает также режим "Перехват вызова". Если абоненту 1 поступил вызов от абонента 2 или внешней линии, но он на него не ответил, то абонент 3, набрав на своем телефонном аппарате цифру 4 и личный номер абонента 1, устанавливает соединение с абонентом 2.
Перевод с дневного режима на ночной, и наоборот, происходит автоматически по заданному времени или вручную с любого телефонного аппарата. Для этого нужно набрать 782# или 781# соответственно.
Анализ рынка персональных компьютеров и офисных мини-АТС показал, что продаваемые модели мини-АТС (Panasonic, LG и др.) при одинаковом числе внутренних абонентов и внешних линий имеют цену, превышающую себестоимость описанной АТС более чем в 5 раз (без учета стоимости IBM PC). Невысокие требования программного обеспечения АТС к ресурсам компьютера позволяют использовать недорогие модели (достаточно Р133, 32 Мбайт ОЗУ, 540 Мбайт HDD). Можно подключить АТС к выделенному серверу.
Программное обеспечение для АТС и дополнительная информация о применении порта ЕРР.
При подключении устройства к телефонным сетям общего пользования необходимо получить сертификат.
Литература
Автор: С.Куницын, г.Калининград