Сучасні офісні АТС знайшли широке застосування в організаціях і установах. Вони дозволяють розширити можливості телефонного зв'язку при обмеженому числі ліній. Як правило, основний елемент таких станцій - процесор або мікроконтролер. Автор статті пропонує використовувати замість них персональний комп'ютер, благо зараз є велика кількість комп'ютерної техніки, яка трохи застаріла, але цілком може виконувати таку не дуже складне завдання, як управління офісної АТС.
Розроблена АТС - це програмно-апаратний комплекс на базі IBM PC. Пристрій підключають до LPT-порту комп'ютера, оснащеного звуковою картою, джерелом безперебійного живлення і операційною системою (ОС) Windows95/98 або Windows NT4.0/2000/XP (останнє переважніше з міркувань надійності). Природно, комп'ютер повинен працювати постійно.
Телефонне обладнання, що підключається до АТС, може бути самим різноманітним: однолінійні дискові або кнопкові телефони з або імпульсним тоновим набором, бесшнуровые телефони (радіотелефони), модеми, факси і т. п. Сумарне число зовнішніх та внутрішніх ліній - 14, максимальне число одночасних з'єднань - 5. В АТС реалізована максимально можлива гальванічна розв'язка: гальванічно зв'язані тільки ті комплекти, які знаходяться в даний момент в з'єднанні.
Основні функціональні можливості:
- гнучка система розподілу вхідного дзвінка і вибору зовнішньої лінії;
- зворотний дзвінок звільнення зайнятої лінії;
- передача з'єднання іншому абоненту, перехоплення виклику;
- денний/нічний режим роботи - можливість зміни налаштувань системи залежно від поточного часу;
- електронна фіксація абонента - можливість консультацій з другим абонентом, не даючи відбою першому;
- музична пауза в режимі утримання (відтворення MIDI файлу);
- автонабір (при піднятті трубки відбувається автоматичне з'єднання з зовнішньої лінією);
- оповіщення - якщо внутрішній абонент знаходиться в стані з'єднання з зовнішньої лінією і надходить зовнішній виклик по іншій лінії, то він чує два коротких гудка;
- системний робочий звіт - система постійно проводить аналіз завантаженості ресурсів і видає повний звіт про всі з'єднання в текстовому файлі;
- перетворення тонального набору імпульсний.
АТС складається з кількох модулів. Основний модуль показаний на рис. 1. Він містить інтерфейс на мікросхемах DD1 - DD9 для зв'язку з комп'ютером, джерело живлення абонентських комплектів (далі АК) і сполучні роз'єми ХР1, Х1-Х17. Джерело живлення АК включає в себе генератор на елементах мікросхеми DD10, транзистор VT1 і трансформатор Т1.
(натисніть для збільшення)
Роз'єм ХР1 призначений для підключення АТС до LPT-порту комп'ютера, Х17 - до блоку генераторів (див. далі). КХ1-Х15 можуть підключатися АК, комплекти зовнішніх ліній (КВЛ) і музичний комплект (МК). Однойменні контакти 1, 4-25, 28-40 рознімань Х1-Х15 з'єднані між собою; 2 і 3 - підключені до відповідних виходів дешифраторів DD9, DD8; 26 і 27 - до відповідних выпрямителям для подачі живлення +36 на АК. Для КВЛ і МК таке напруга не потрібно, тому на рознімання Х13-Х15 воно не подається, і трансформатор Т1 містить 12, а не 15 вторинних обмоток. Рознімання Х13-Х15 призначені для підключення тільки КВЛ і МК, а Х1 - XI2 - для будь-яких комплектів. Відповідний тип пристрою повинен бути встановлений в програмі CTIServer.exe (для цього треба двічі клацнути лівою кнопкою миші у колонці "Вид" у відповідному рядку).
До роз'єму Х16 підключений стандартний джерело живлення від IBM PC AT Можливо застосування будь-якого іншого джерела з вихідним напругою +5 В і +12 В при струмі до 2 А та -5 В при струмі до 0,25 А.
Для живлення АК зібраний перетворювач частотою близько 20 кГц на елементах мікросхеми DD10. При необхідності частоту і шпаруватість імпульсів можна підібрати резисторами R33 і R34. Для більш надійного закривання транзистора VT1 на вив. 7 DD10 подана напруга -5 Ст. Для кожного АК передбачена своя вторинна обмотка трансформатора Т1 і свій випрямляч. Такий варіант харчування АК дозволяє гальванічно розв'язати всі АК і не використовувати перехідні трансформатори в КВЛ (як це зроблено в [1]). Застосування перехідних трансформаторів погіршує якість мовного сигналу і негативно позначається на швидкості обміну даними через модем.
Трансформатор Т1 виготовлений на кільці типорозміру К28х22х6 з фериту М2000, первинна обмотка містить 24 витка проводу ПЕВ-2 0,5, вторинні - по 72 витка дроту ПЕВ-2 0,2. Транзистор VT1 встановлений на тепловідвід площею 30 см2.
Возлв кожного роз'єми та мікросхеми бажано підключити блокувальні конденсатори в ланцюгах живлення (на схемі не показані).
В якості роз'єму Х1-Х15 можна застосувати МРН або ISA, зняті з несправних материнських плат комп'ютерів.
Інтерфейс складається з вхідних буферів DD2, DD7, регістра-засувки адреси DD6, формувача сигналу WAIT DD3, дешифратора адреси режиму читання даних DD9, дешифратора адреси режиму запису даних DD8. Буфер DD2 в режимі читання даних знаходиться у нормальному стані, у всіх інших - высокоимпендансном.
Принципова схема абонентського комплекту (АК) показана на рис. 2. Він складається з обмежувача струму L1R2R3U1.1 (25 мА), приймальника тонального набору номера DD4, регістра-засувки даних DD2 з дешифратором DD3 і частини комутаційного поля К1- К7.
(натисніть для збільшення)
Реле К1 служить для викличного напруги, К2 - сигналу станції, К3 і т. д. - для підключення до шнуровим комплектів (ШК). Під ШК будемо розуміти пару проводів, по яких можна встановити з'єднання для розмови. Число реле для підключення до ШК у всіх комплектах має бути однаковим і повинно дорівнювати максимальною кількістю одночасних з'єднань, яке регулюється в вікні налаштування\параметри. Його вибирають виходячи з числа внутрішніх абонентів, зовнішніх ліній.
Конструкцію абонентського комплекту можна поліпшити, застосувавши замість обмежувача стабілізатор струму на транзисторі (рис. 3), а також спростити (кілька погіршивши якість розпізнавання тональних сигналів набору номера). Для цього треба виключити трансформатор Т1 і елементи С7, R11, замінити мікросхему DD1 на К561ЛЕ5, а висновок 2 мікросхеми DD4 підключити до висновку 5 нової мікросхеми DD1 через конденсатор С6. У цьому випадку сигнал буде проходити через оптрон. Приймач тонального набору номера взагалі не обов'язковий, якщо міська АТС або телефонний апарат не підтримують цей вид набору номера.
Замість дроселя L1 і оптрон U1 можливе застосування електромагнітного реле, наприклад, РЭС9 (паспорт 205). Мінуси такого варіанту: брязкіт контактів і невпевнене спрацьовування на довгих абонентських лініях з великим опором і різними телефонними апаратами.
Приймач тонального набору номера стандарту DTMF зібраний на мікросхемі КР1008ВЖ18, докладно описаної в [4, 5].
Як дроселя L1 застосована обмотка з магнітопроводом від реле РЭС9 (паспорт 205). Обмотки різних АК необхідно екранувати одну від іншої або рознести просторі, так як в противному випадку може прослуховуватися розмова з сусіднього ШК. Трансформатор Т1 виготовлений на броневом магнітопроводі Б18 x 3 x 10 з фериту М2000 і містить дві обмотки по 300 витків дроту ПЕВ - 2 0,1.
Схема комплекту зовнішньої лінії зображена на рис. 4. На відміну від АК, в ньому немає приймальника тонального набору номера, немає реле для викличного напруги і сигналу станції, але є приймач вхідного виклику.
(натисніть для збільшення)
Так само, як і в АК, реле К1 - К5 служать для підключення до ШК. Їх число повинне дорівнювати максимальній кількості одночасних з'єднань, і їх обмотки повинні бути підключені до виходів дешифратора, починаючи з 3.
При підключенні зовнішніх ліній до АТС бажано враховувати полярність щоб уникнути гучних клацань в телефонних трубках через перезарядки розділових конденсаторів.
Як дроселя L1 також застосовані обмотки від реле РЭС9 (паспорт 205). При необхідність струм у зовнішній лінії можна підібрати резистором R6.
Схема музичного комплекту зображена на рис. 5. Він складається з розділового трансформатора Т1, регістра - засувки даних DD2 без дешифратора, що дозволяє включати звукове заповнення більш ніж одному ШК і частини комутаційної матриці. Музичне заповнення - важливий компонент АТС, так як чоловік, який подзвонив в офіс, де встановлена така АТС, як правило, не чекає, поки один внутрішній абонент проконсультується з іншим. Якщо подзвонив у цей момент слухає тишу, то кладе трубку, так як йому важко зрозуміти, що сталося - або розрив зв'язку з технічних причин, або зовнішня лінія коштує в режимі утримання.
(натисніть для збільшення)
Джерело музичного сигналу може бути різним: звукова карта, CD-ROM, FM-тюнер або будь-зовнішній. Програмний CD-плеєр або універсальний програвач повинен бути включений з круговим відтворенням одного або декількох файлів.
Якщо джерело музичного сигналу не містить підсилювача потужності, його треба зібрати, наприклад, на мікросхемі К174УН14 і включити перед трансформатором Т1.
Трансформатор Т1 виготовлений на броневом магнітопроводі Б18 x 3 x 10 з фериту М2000 і містить дві обмотки по 300 витків дроту ПЕВ-2 0,1.
У всіх комплектах застосовано реле РЭС55 з робочою напругою 12 В, але вони можуть бути будь-якими з відповідною напругою живлення і транзисторними ключами (більш громіздкий варіант). При використанні ключів можна застосувати менш дорогі дешифратори К155ИД1 (рис. 6). При підключенні реле без транзисторів треба керуватися параметрами мікросхеми К555ИД10: струм - не більше 80 мА, напруга - не більше 15 В [6]. Можливе застосування оптореле 5П14 [7, 8] (більш дорогий варіант).
Схема блоку генераторів показана на рис. 7. Він складається з джерела викличного напруги і генератора сигналу станції. RC-генератор синусоїдальних коливань частотою 425 Гц зібраний за схемою моста Вина [9]. На мікросхемі DA1 зібраний задає вузол, на транзисторі VT1 - стабілізатор напруги, на VT2 - емітерний повторювач.
Вихідний опір генератора має бути якомога меншим для виключення попадання сигналу тонального набору номера з одного в інший при АК одночасному їх підключення до генератора. Для цього застосовано підсилювач на мікросхемі DA2 і трансформатор Т2. Формувач напруги виконаний викличного на мережевому трансформаторі Т1 з випрямлячем на діодах VD4-VD7. Він створює змінну напругу 60 Вэфф частотою 50 Гц з постійної складової.
В якості Т1 застосований стандартний трансформатор ТАН 13-220-50К. Він містить чотири обмотки по 30 Вэфф. Обмотка II складається з двох послідовно включених обмоток по 30, аналогічно обмотка III складена з двох обмоток по 30 Ст. Можливе застосування іншого трансформатора з двома вторинними обмотками по 60 Вэфф.Трансформатор Т2 виготовлений на феритовому броневом магнітопроводі Б18х3х10 з фериту М2000 і містить дві обмотки по 50 витків дроту ПЕВ-2 0,5.
Пропонований варіант розташування вузлів АТС, де кожен комплект зібраний на окремої плати з роз'ємом, не самий вдалий, але доступний для розуміння роботи станції. Автор зібрав АТС на макетних платах у трьох блоках, розміщених у стандартному корпусі IBM PC:
- всі реле та керуючі ними дешифратори;
- перетворювач напруги з випрямлячами для живлення АК;
- всі інші елементи.
Оптимальний варіант, де на одній платі зібрані два або чотири комплекти (в залежно від габаритів реле). В цьому випадку треба застосовувати з великим роз'єми числом контактів.
Тепер перейдемо до опису програмного забезпечення.
Інсталяція. Розпакуйте архів ats_pc.zip на диск С. В каталозі C:\ATS\MIDI повинен знаходитися файл music.mid, який при запуску програми CTIServer.exe почне відтворюватися по колу. Запустіть reg.bat. Якщо на комп'ютері встановлена операційна система (ОС) Windows95/98/ME, достатньо підключити АТС до паралельного порту PC (при вимкнених комп'ютері і АТС) і запустити CTIServer.exe. Попередньо треба перевірити режим LPT порту: він повинен бути ЕРР1.7 або ЕРР1.9.
Windows NT4/2000/XP накладає заборона на пряме звернення до портів. Його можна обійти за допомогою драйвера PORTTALK.SYS. Для цього необхідно завантажити архів porttalk22.zip з [3], розпакувати його, скопіювати porttalk.sys у каталог C:\WINNT\SYS-TEM32\DRIVERS (для Windows ХР - C:\WINDOWS\SYSTEM32\DRIVERS); скопіювати Allowlo.exe в каталог C:\ATS; запускати замість CTIServer.exe треба ats_winnt.bat. Під ОС Windows 2000 АТС пропрацювала кілька місяців без збоїв.
Правильно зібрана АТС у налагодженні не потребує, хоча при підключенні довгих абонентських ліній доведеться підібрати резистори R2, R3 (див. рис. 2) по струму в лінії 25 мА при знятій трубці телефонного апарату. Оптрон повинен впевнено спрацьовувати.
Коротко про логіку роботи АТС. Внутрішній абонент 1 знімає трубку, через 0,2 с. він почує сигнал станції. Після цього він може набрати двозначний номер. Якщо цим номером відповідає який-небудь внутрішній абонент, наприклад 2, знаходиться в стані SLEEP, то абоненту 2 присвоюється стан RINGJNT, а абоненту 1 - RC (RING CONTROL). При цьому абонент 1 чує контроль посилки виклику (довгі гудки), а на телефонний апарат абонента 2 надходить викличної сигнал. Якщо абонент 2 зніме трубку, то встановиться з'єднання по вільному ШК. Якщо абонент 2 зайнятий, немає вільного ШК або набраний номер не відповідає внутрішній абонент, абонент чує 1 короткі гудки (стан BUSY).
Всі поточні стану комплектів можна спостерігати на екрані монітора в головному вікно програми CTIServer.exe і прочитати у log-файлах, де вони фіксуються з тимчасовими мітками.
При надходженні зовнішнього виклику стан RINGJEXT присвоюється внутрішнім абонентам за списком, редактируемому у вікні властивостей даної зовнішньої лінії. Щоб потрапити в вікно властивостей якого-небудь пристрою, треба двічі клацнути лівою кнопкою миші у колонці "Вид" у відповідному рядку. Для денного та нічного режимів роботи станції передбачені окремі списки.
Якщо внутрішній абонент набрав цифру 9, відбувається з'єднання з першої вільної зовнішньою лінією зі списку, що зберігається у вікні властивостей даного абонента (також для денного та нічного режимів роботи свої списки). У цьому ж вікні можна заборонити вихід на міжмісто, включити оповіщення і режим безумовного заняття зовнішньої лінії. Можна вибрати конкретну зовнішню лінію, набравши цифру 8 і порядковий номер лінії в списку. Наприклад, номер 82 відповідає другій лінії списку.
Якщо у властивостях абонента включено "заняття", то як тільки він зніме трубку, відбудеться з'єднання з зовнішньою лінією (тобто не треба набирати 9). У цьому разі, якщо він хоче зателефонувати іншому внутрішньому абоненту, перед номером він повинен набрати команду * (тобто, наприклад, не 12, а *12). При включеному пріоритетному занятті відбувається з'єднання з зовнішньою лінією навіть у тому випадку, якщо вона зайнята (попереднє з'єднання розривається). Набір номера іншого внутрішнього абонента також здійснюється через кнопку *.
Сигнал тонального набору номера проходить у зовнішню лінію через розділові конденсатори безперешкодно, тому ніяких додаткових заходів вживати не треба. Імпульсний набір номера так працювати не буде. Від розділових конденсаторів відмовитися не можна, отже, цю функцію реалізує програма. Якщо внутрішній абонент знаходиться в стані з'єднання з зовнішньою лінією і відбувається розрив його шлейфу на час більше, ніж timeO, і менше, ніж timel, це розцінюється як імпульсний набір номера. Цей імпульс передається по зовнішню лінію з допомогою розриву її шлейфу на час, що задається з допомогою змінної pulseouttime у вікні налаштування\параметри.
Програма передбачає також перетворення тонального набору імпульсний. Це необхідно, якщо телефонний апарат включений в режим тонального набору номери, а міська АТС цей режим не підтримує.
Якщо внутрішній абонент 1 знаходиться в стані з'єднання з зовнішньою лінією або з іншим внутрішнім абонентом 2 і відбувається розрив його шлейфу на час більше, чим timel, і менше, ніж time2, це розцінюється як вихід в режим SERVICE, що підтверджується двома короткими гудками. З'єднання абонентів 1 і 2 розривається, абонент 2 починає чути музику. Після цього абонент може 1 набрати номер будь-якого іншого внутрішнього абонента (наприклад, 3). Якщо абонент 3 підніме трубку, встановиться з'єднання між абонентами 1 і 3, абонент 2 в це час продовжує слухати музику. Якщо абонент 1 або абонент 3 покладе трубку на час більше, ніж time2, встановиться з'єднання абонентів 2 і 3 або 2 і 1 відповідно. Можна і не чекати, поки співрозмовник покладе трубку: якщо абонент 2 або 3 справить розрив свого шлейфу на час більше, ніж time1, і менше, чим time2, то встановиться з'єднання відповідно абонентів 2 і 1 або 2 і 3.
У вікні настроювання\параметри можна також регулювати тривалість проміжку часу, після якого вважається, що імпульсний набір цифри закінчений (межцифровая пауза), тривалість посилки виклику, її контролю і паузи між ними (RING / RING CONTROL), тривалість короткого гудка (BUSY). Тут же час встановлюється автоматичного переходу від денного режиму на нічний, і навпаки.
Якщо внутрішній абонент намагався з'єднатися з зовнішньою лінією, але вона виявилася зайнята, він почує короткі гудки. При цьому, якщо він набере цифру 6, включиться режим WAIT, що підтвердиться двома короткими гудками, після цього він кладе слухавку. Як тільки зовнішня лінія звільниться, він отримає виклик. Для декількох абонентів з режимом WAIT формується черга.
Система допускає також режим "Перехоплення виклику". Якщо абоненту 1 надійшов виклик від абонента 2 або зовнішньої лінії, але він на нього не відповів, то абонент 3, набравши на своєму телефонному апараті цифру 4 і особистий номер абонента 1, встановлює з'єднання з абонентом 2.
Переклад з денного режиму на нічний, і навпаки, відбувається автоматично за заданого часу або вручну з будь-якого телефонного апарату. Для цього потрібно набрати 782# або 781# відповідно.
Аналіз ринку персональних комп'ютерів і офісних міні-АТС показав, що продавані моделі міні-АТС (Panasonic, LG і ін) при однаковому числі внутрішніх абонентів, зовнішніх ліній мають ціну, що перевищує собівартість описаної АТС більш ніж у 5 разів (без урахування вартості IBM PC). Невисокі вимоги програмного забезпечення АТС до ресурсів комп'ютера дозволяють використовувати недорогі моделі (досить Р133, 32 Мбайт ОЗУ, 540 Мбайт HDD). Можна підключити АТС до виділеного сервера.
Програмне забезпечення для АТС і додаткова інформація про застосування порту ЕРР.
При підключенні пристрої до телефонних мереж загального користування необхідно отримати сертифікат.
Література
Автор: С. Куніцин, р. Калінінград