Пропонований телефонний комутатор (інакше мікро-АТС) являє собою пристрій, що дозволяє підключати до однієї телефонної лінії до п'яти апаратів (без їх взаємного впливу один на одного), що мають набір додаткових сервісних можливостей. Без сертифіката відповідності цей комутатор можна підключати тільки до тих телефонних лініях, які не належать до мереж загального користування (наприклад, до відомчих АТС). Для підключення комутатора до телефонної мережі загального користування необхідно отримати сертифікат.
Основою пристрою є мікроконтролер PIC16F84-04/P фірми "Microchip", програма якого визначає роботу всіх інших вузлів комутатора. Пристрій здійснює блокування телефонів, які не беруть участі у розмові, індикацію зайнятого телефону, дозволяє довільно ставити викличні телефони і переадресовувати вхідні дзвінки з музичним супроводом в лінії. Також є можливість обмеження доступу до телефонної лінії завданням тризначного пароля окремо на кожен телефон (функція "антипірат"). Для телефонів, встановлених як невызывные, можна задати число пропущених посилок виклику, після яких вони почнуть дзвонити.
Комутатор можна перепрограмувати з будь-якого підключеного до нього телефонного апарату з збереженням всіх налаштувань в електрично перепрограммируемом запам'ятовуючому пристрої (ЭППЗУ) контролера. Живлення здійснюється від телефонної лінії, струм споживання - до 200 мкА.
Схема пристрою показана на рис. 1. В початковому стані, тобто при покладених трубках на телефонах і при відсутності вхідного сигналу виклику, програма процесора відстежує стану датчика дзвінка R15R16 і датчика струму телефонів R18VT16. В цей час телефонні апарати підключені до лінії, так як на затвори струмових ключів VT9-VT13 поданий високий рівень. На затворах інших польових транзисторів - низький рівень. Наприклад, телефонний апарат, підключений по ТА1 наступного ланцюга: плюсової висновок телефонної лінії, діодний міст VD18 - VD21 c відкритим транзистором VT8 в діагоналі, резистор R11 і світлодіод HL2, транзистор VT9, резистор R18 і перехід база-емітер VT16, загальний провід (мінус лінії).
При знятті трубки з одного з телефонів через перехід база-емітер транзистора VT16 починає протікати струм і він відкривається. Напруга на колекторі VT16 змінюється з високого рівня на низький, що реєструється програмою процесора. Потім контролер по черзі відключає телефони, відстежуючи рівень на колекторі VT16. Як тільки буде відключений телефон, з якого знята трубка, напруга на колекторі VT16 знову зміниться з низького на високий рівень і програма зможе визначити цей телефон. Далі він знову підключається до лінії, а інші телефони відключаються.
Якщо пристрій працює в режимі "антипірат" (це залежить від налаштувань ЭППЗУ процесора), то при піднятті трубки на затвор VT14 надходить високий рівень. Транзистор VT14 відкривається, тим самим підключаючи стабілітрон VD27 до лінії. При це набір номера стає неможливим, так як під час набірних імпульсів струм лінії буде протікати через VD27, і комутаційні реле на АТС спрацьовувати не будуть. Однак у контролера залишається можливість зчитувати набирається номер з датчика струму телефонів, тобто з колектора транзистора VT16.
Таким чином, користувачеві надається можливість ввести тризначний пароль, який програма контролера порівняти зі значеннями, що зберігаються в ЭППЗУ, і в разі збігу високий рівень на затворі VT14 зміниться на низький. Для інформування користувача про те, що пароль був набраний правильно, пристрій видає в лінію підтверджує звуковий сигнал (через транзистор VT15 і резистор R19). У тому випадку, якщо введений пароль не збігся з необхідним, набір номера в лінію продовжує блокуватися. Процесор очікує моменту, коли трубка буде укладена, контролюючи стан датчика струму телефонів.
Перехід в режим програмування налаштувань можливий, якщо перед зняттям трубки перемкнути тумблер SA1 в положення, при якому на виводі 3 контролера DD3 буде високий рівень. По суті, це точно такий же режим, як і режим "антипірат", за винятком того, що замість пароля доступу до лінії повинні бути набрані відповідні коди програмування.
На резистивному дільнику R15R16 зібраний датчик вхідного дзвінка. При появі посилки виклику виникає високий рівень на резисторі R16, що відстежується процесором. Потім телефони, встановлені як невызывные (якщо такі є), відключаються і дзвонить викличної телефон. У паузах між посилками виклику контролюється стан датчика струму телефонів. Після зняття трубки визначається задіяний телефон, а інші апарати відключаються. Далі програма очікує набору цифри, яка є номером телефону, на який необхідно переадресувати дзвінок.
Припустимо, на вхідний дзвінок відповіли ТА2 і його потрібно переадресувати на ТА4. При цьому на ТА2 необхідно набрати цифру 4. Після зчитування цієї цифри контролер видає звуковий сигнал в лінію, відключає ТА2 і підключає ТА4. Потім на ТА4 надходить сигнал виклику.
Відомо кілька способів формування викличного напруги з збереженням з'єднання. Найбільш простий з них такий. Викликається телефон підключається до лінії, а сама лінія замикається і розмикається на невелику навантаження (близько 50 Ом) з допомогою струмового ключа з частотою 25 Гц. При цьому під час розмикання відбувається сплеск напруги, амплітуда якого залежить від індуктивності реле АТС і від реактивного опору підключеного телефону. Таким чином, при напрузі в лінії 60 можна сформувати викличний сигнал амплітудою 60...80 Ст. Однак при цьому вызывном напрузі будуть дзвонити далеко не всі телефонні апарати. Наприклад, телефони з електронною звонковой ланцюгом можуть не дзвонити зовсім або телефонувати тихо. Якщо збільшити частоту сигналу виклику до 70...80 Гц, то будуть дзвонити більшість електронних телефонів, але перестануть дзвонити телефони з механічним дзвінком. Також у цього способу є ще два великих недоліки: по-перше, абонент на іншому кінці лінії буде чути дуже сильний і неприємний звук, а інший недолік - значні перешкоди, які можуть випромінюватися під час виклику. Підвищити викличний напругу можна, якщо послідовно з лінією через обмежувальні і развязывающие ланцюга комутувати котушку індуктивності. У цьому випадку будуть дзвонити всі телефони, однак такий спосіб не позбавлений зазначених двох недоліків.
У пропонованій конструкції для формування напруги виклику застосовано найпростіший однотактний перетворювач, комутований діодними мостами з транзисторами в діагоналі. Перетворювач складається з задаючого генератора на елементи DD1.1, DD1.2, ключового транзистора VT2, котушки L1, діоди VD6, накопичувального конденсатора С7 і обмежувальних стабілітронів VD9-VD12. При подачі високого рівня з контролера на затвор транзистора VT3 перетворювач підключається до лінії. Генератор на DD1.1, DD1.2 починає працювати з частотою близько 25 кГц. Ключовий транзистор VT2 комутує котушку L1, і на накопичувальному конденсатор C7 з'являється напруга 120 В, що обмежують стабілітрони VD9-VD12.
Якщо розглядати приклад з переадресацією вхідного дзвінка з ТА2 на ТА4, то алгоритм роботи контролера буде наступний. Після того як ТА4 був підключений до загального проводу через відкритий транзистор VT12, на затвор VT7 надходить високий рівень. Транзистор VT7 відкривається, а VT8 - закривається. Тим самим ТА4 відключається від плюсового виводу телефонної лінії і залишається підключеним до накопичувального конденсатора перетворювача С7 через діодний міст VD14-VD17 і транзистор VT6. Одночасно включається перетворювач подачею високого рівня на затвор VT3.
Потім контролер видає два синфазних меандру частотою 25 Гц на затвори транзисторів VT5 і VT15. Коли на них низький рівень, ТА4 підключений до перетворювача, коли високий - відключений від нього і зашунтирован резистором R19 для розрядки конденсатора звонковой ланцюга. Таким чином формується посилка дзвінок тривалістю 1 ц. Поточний розмова утримується струмом, що протікає через перетворювач. Напруга в лінії при цьому близько 15 В, перешкоди не пропускаються. Контроль струму телефону відбувається в паузах між дзвінками. Як тільки з ТА4 знімуть трубку, подача сигналу виклику припиниться, перетворювач відключиться. Якщо трубку не знімуть, то приблизно через 30 з дзвінок буде переадресовано назад.
Відсутність перешкод при переадресації дозволило видавати в лінію музичне супровід. Для цього разом з перетворювачем підключається мікросхема DD2 - формувач мелодії. Музика в лінію надходить через елементи VT4, R6.
Живлення процесора здійснюється через стабілізатор струму VT1. Напруга на ньому при цьому близько 5 Ст. Світлодіод HL1 служить для індикації полярності підключення. При правильному підключенні він світиться не має.
Комутатор зібраний на друкованій платі з двосторонньо фольгованого склотекстоліту (рис. 2). Котушка L1 намотана на броневом сердечнику Б18 проводом ПЭТВ-2 діаметром 0,1 мм, вона містить 100 витків.
Зібране пристрій має почати працювати відразу, ніяких налаштувань не вимагається.
Перепрограмування виконують наступним чином. При покладених на всіх трубках телефонах тумблер SA1 необхідно встановити в положення, при якому на висновок 3 процесора DD3 буде поданий високий рівень. Потім з будь-якого телефонного апарату треба зняти трубку і набрати пароль доступу до режиму програмування. В додається "прошивці" цей пароль - 21534. Якщо він набраний вірно, буде чути підтверджує звуковий сигнал. Далі набором одного з кодів, наведених у табл. 1, можна змінити яку-небудь функцію і, після підтверджує звукового сигналу, покласти трубку. "ххх" означає будь-яке тризначне число. Є можливість встановити число посилок виклику, після яких навіть невызывные телефони будуть дзвонити. Для цього треба набрати в режимі перепрограмування 43х, де х - число пропущених посилок виклику. Якщо х=0, невызывные телефони дзвонити не будуть.
Таблиця 1
Функція ТА1 ТА2 ТА3 ТА4 ТА5 Установка пароля на внутригородскую лінію 21+ххх 22+ххх 23+ххх 24+ххх 25+ххх Доступ до лінії через пароль 31 33 35 37 39 Доступ до лінії без пароля 32 34 36 38 40 Телефон дзвонить при вхідному дзвінку 51 53 55 57 59 Телефон не дзвонить при вхідному дзвінку 52 54 56 58 60Комутатор працездатний на АТС напругою 48...60 В, на більшості спарених ліній, електронних АТС (при роботі з імпульсними номеронабирателями).
Програма прошивки PIC-контролера
Автор: Ст. Кулаков, р. Ростов-на-Дону