Jednou z oblastí, ve které se již delší dobu uplatňuje moderní číslicová technika, jsou telekomunikace. I když naše republika patří podle informací z tisku k zemím s nejprudším rozvojem mobilních telefonů, starý dobrý telefonní aparát ještě hned tak do šrotu nepůjde. Ve větších rodinných domcích, menších podnicích a dalších místech proto může najít uplatnění naše domácí telefonní ústředna.
I když se jedná o poměrně jednoduchou a i v amatérských podmínkách snadno realizovatelnou konstrukci, užitné vlastnosti popisované telefonní ústředny výrazně přesahují rámec běžných stavebních návodů.


Důležité upozornění:
K JTS (jednotné telekomunikační síti) smí být připojována pouze zařízení, která jsou k tomuto účelu homologována. Popsaná telefonní ústředna může být provozována pouze samostatně, případně připojena k privátní pobočkové ústředně.

Základní vlastnosti
Ústředna je navržena pro připojení osmi telefonních stanic. Devátý vstup je připraven pro připojení elektrického vrátného s interkomem (není součástí ústředny, popis jeho konstrukce přineseme v některém z příštích čísel AR). Drobnou změnou dvou součástek můžeme i devátý vstup použít pro normální účastnickou stanici. Ústředna je vybavena možností připojení k telefonní síti (ovšem s výše uvedenými omezeními, to znamená, že může být připojena například ke stávající podnikové ústředně pro rozšíření počtu připojitelných linek, ale ze zákona se nesmí připojit přímo k JTS (i když komunikační modul CPG2100 splňuje homologační podmínky, případný zájemce by musel požádat o homologaci celé ústředny, což je prakticky nemožné).

Funkce telefonní ústředny
K telefonní ústředně můžeme připojit libovolný telefon s impulsní volbou, přičemž je schopna spojit současně až čtyři hovory, to znamená, že spolu může hovořit až osm účastníků (samozřejmě vždy alespoň ve dvojicích). Další funkcí ústředny je možnost přesměrování hovoru, to znamená, že pokud nám někdo zavolá, ale požaduje jiného účastníka, můžeme tento hovor přesměrovat na jiné číslo. Ústředna též umožňuje zaparkování hovoru, to znamená, že se například během hovoru potřebujeme někoho dalšího na něco zeptat. Probíhající hovor zaparkujeme, zavoláme jiného účastníka a po ukončení hovoru zavěsíme. Ústředna nám opět sama spojí zaparkovaný hovor. Jestliže potřebujeme uskutečnit konferenční hovor, můžeme propojit více účastníků současně do jednoho hovoru. Pokud ústřednu rozšíříme o možnost připojení na státní linku (přes privátní pobočkovou ústřednu), můžeme programově pro každou linku samostatně povolit nebo zakázat "volání ven". To má při stoupajících cenách poplatků SPT Telecom stále větší význam.
Poslední nezanedbatelná vlastnost ústředny je, že si můžeme z každého telefonu sami navolit "buzení". Jsou dokonce dvě možnosti, a to jednorázové nebo pravidelné, kdy nás telefon budí denně vždy ve stejnou dobu. Z tohoto stručného popisu vlastností je zřejmé, že domácí telefonní ústředna disponuje všemi základními možnostmi, které se od podobného zařízení očekávají.

V novém okně se zobrazí schéma v PDF formátu (367kB)

Popis zapojení
Celkové schéma je na první pohled vypadá složitě, je to dáno pouze devětkrát se opakujícím motivem obvodu rozraní pro připojení linek 1 až 9. Ještě poznámka k číslování součástek. Pro přehlednost jsou obvody rozraní pro připojení účastnických stanic označeny po desítkách čísly od 11 do 91 (např. odpor R11 pro linku 1 a R91 pro linku 9). Centrální procesorová a ovládací část ústředny má čísla od 201 (IC201, R201), součástky napájecího zdroje začínají u 301 a obvod komunikačního rozhraní pro připojení na státní linku má čísla od 101.
Jádrem telefonní ústředny je mikroprocesor 89C52 IC201. Procesor je taktován na kmitočtu 24 MHz krystalem Q201 s kondenzátory C201 a C202. Korektní start mikroprocesoru po připojení napájecího napětí zabezpečuje obvod reset, tvořený odporem R202 a kondenzátorem C208, který je připojen také k obvodu IC202 MT8808. Port P0 procesoru obsluhuje funkce vyzvánění jednotlivých linek L1 až L8, port P2 testuje stav linek L1 až L8 (zvednutí telefonu, vytáčení čísla ...). Port P1 ovládá obvod analogového multiplexeru IC202 MT8808. K portu P3 je připojeno ovládání rozhraní pro připojení vnější linky, linky L9 pro elektrického vrátného (případně devátého účastníka) a komunikace s obvodem reálných hodin a zálohování nastavených dat pro případ výpadku napájení IC203 typu DS1307.
Vlastní propojování hovorů má na starosti obvod MT8808 firmy MITEL. Jde o programovatelné pole 8 x 8 analogových spínačů. Podrobnější popis obvodu naleznete v Aplikačních listech AR. Poslední obvod procesorové části, IC203, je DS1307. Je to obvod reálného času, který obsahuje čítače vteřin, minut, hodin, data v měsíci, měsíců, dne v týdnu a letopočtu s kompenzací přestupných let až do roku 2100. Mimo to obsahuje ještě zálohovací paměť RAM pro uložení naprogramovaných dat při výpadku napájecího napětí.
Také podrobnější popis tohoto obvodu bude zařazen do Aplikačních listů některého AR. Obvod DS1307 používá svůj vlastní oscilátor, který je řízen standardním hodinovým krystalem Q202 32,768 kHz. Pro případ výpadku napájecího napětí používá DS1307 zálohování lithiovou baterií BT201. V zapojení je použit běžný 3V typ CR2025 v držáku umístěném na desce plošných spojů. Posledním obvodem centrální jednotky je RC kombinace R201, C203 a C204. Tento obvod tvaruje obdélníkový signál o kmitočtu 800 Hz, vytvářený procesorem a používaný pro generování informačních tónů pro jednotlivé linky. Upravený signál se přivádí na vstup X4 obvodu MT8808.
Telefonní ústředna umožňuje připojení osmi účastnických stanic. Ty připojujeme ke svorkovnicím K11 až K91. Protože všechna účastnická rozhraní jsou shodná, popíšeme si pouze obvod linky 1.
Rozhraní je k centrální části ústředny připojeno třemi vodiči - RING1, LINE1 a CLND1. Signál RING1 spíná na konektor K11 vyzváněcí napětí 50 Hz. Pokud se na lince RING1 objeví úroveň LO, optotriak IC12 sepne střídavé napětí ze zdroje (RNG) a přes omezovací odpor R13 připojí k účastnické lince. R12 omezuje proud LED diodou optotriaku. Vlastní přenos (hovor) se uskutečňuje po vodiči LINE1. Kondenzátor C11 stejnosměrně odděluje telefonní linku od obvodu analogové spínací matice MT8808 a procesoru. Odpor R16 s diodami D11 a D12 tvoří omezovač nf signálu a chrání vstup IC202 proti přepětí. R11 zajišťuje proudové napájení telefonní linky (asi 20 mA). Použití odporu zjednodušuje zapojení, správně by na tomto místě měl být zdroj konstantního proudu. Odpory R15 a R17 spolu s optočlenem IC11 detekují stejnosměrné uzavření smyčky (zvednutí telefonu, přerušování při vytáčení čísla apod.). Stav smyčky je na výstupu indikován LED diodou LD11, napájenou přes odpor R18 ze zdroje +5V a současně snímán procesorem signálem CLND1. LED dioda LD11 svítí, pokud je zvednut telefon na lince 1 a bliká při vytáčení čísla (pulsní volba). Varistor R19 tvoří přepěťovou ochranu linky.
Linka L9 je určena pro připojení elektrického vrátného s dorozumíváním. Je zapojena téměř identicky jako linky L1 až L8, pouze vyzváněcí napětí je na konektor K91 přivedeno přes triak TY91 přímo, bez omezovacího odporu. Tímto napětím se ovládá zámek dveří. Zapojení vrátného bude otištěno v některém z příštích čísel AR. Pokud tuto funkci nepožadujeme, můžeme linku L9 použít jako další účastnickou přípojku. Miniaturní odpor R93 100 ohm nahradíme 2W odporem 560 ohm (jako u linek L1 až L8) a vypustíme triak TY91. Jeho vývody G a A2 na desce spojů propojíme. Oba vývody svorkovnice K91 spojíme s vývodem optočlenu na svorkovnici K92 a úprava je hotova.

Napájecí zdroj
K napájení potřebujeme +5 V pro procesorové obvody, +24 V pro napájení proudové smyčky účastnických stanic a střídavé napětí 50 Hz pro vyzváněcí obvod. Pro napájecí zdroj tedy použijeme síťový transformátorek s dvojitým sekundárním vynutím 2 x 24 V. Jedno vinutí použijeme po usměrnění a stabilizaci regulátorem IC301 jako zdroj +24 V. Protože odběr procesoru ze zdroje +5 V je minimální, použijeme k získání napětí +5 V další regulátor IC302, napájený z výstupu IC301. Pro obvod MT8808 potřebujeme ještě zdroj záporného napětí VEE. Ten získáme ze sekundárního vinutí transformátoru obvodem tvořeným C301 a diodami D305 a D306. Kondenzátor C303 záporné napětí filtruje a Zenerova dioda D307 s odporem R301 ho sníží na potřebných -5 V.
Druhé sekundární vinutí slouží jako zdroj střídavého napětí pro vyzváněcí obvod (RNG). Se stejnosměrnými obvody zdroje je toto vinutí spojeno na potenciálu +24 V (na výstupu IC301), takže střídavých 24 V je superponováno na stejnosměrném napětí +24 V.

Obvod vnějšího komunikačního rozhraní
Pokud budeme telefonní ústřednu používat jako samostatnou, jsou popsané obvody vše, co ke své činnosti potřebuje. Jestliže počítáme s tím, že ústřednu budeme používat ve spojení s pobočkovou ústřednou, musíme zajistit korektní připojení na telefonní síť. To řeší specializovaný obvod CYG2100 firmy CP Clare (IC101). Tento obvod je ze strany procesoru a ústředny ovládán signály LINE0, RING0, HOOK a DIAL, na výstupu se přímo připojuje k telefonní síti. Protože tento obvod je relativně drahý (650 Kč bez DPH) a má význam pouze tehdy, pokud chceme ústřednu připojit na veřejnou telekomunikační síť, je na desce spojů připraveno místo pro jeho montáž (jedná se o hybridní modul s vývody do desky plošných spojů), ale není součástí stavebnice telefonní ústředny. Případné zájemce odkazujeme na firmu ENIKA Nová Paka, která je výhradním zástupcem firmy CP Clare a obvod CYG2100 dodává. Obvod IC101 je ve směru k JTS chráněn odporem R101 a varistorem R102

Stavba
Telefonní ústředna je zhotovena na dvoustranné desce s plošnými spoji s prokovenými otvory o rozměrech 277 x 114 mm. Všechny součástky jsou umístěny na desce spojů. Dvoustranný plošný spoj zjednodušuje práci (odpadají případné drátové propojky), vyžaduje však pečlivou kontrolu pájených součástek, protože v případě omylu se zapájené součástky bez speciálního nářadí (odsávačky nebo vyfukovačky) obtížněji vyjímají. Po osazení desky spojů provedeme pečlivou kontrolu (nejlépe pomocí lupy) a odstraníme případné závady. Protože procesor se dodává již naprogramovaný, měla by být po připojení napájení telefonní ústředna připravena k činnosti.

Nastavení a ovládání
Domácí telefonní ústředna umožňuje různá nastavení jak pro všechny stanice najednou, tak i individuálně pro jednotlivé přípojky. Při zapojování jednotlivých stanic musíme vzít v úvahu, že stanice číslo jedna (21) je funkčně nadřazena ostatním stanicím. Některé volby nastavení lze proto provádět pouze z této stanice.
Nejprve si popíšeme obecné funkce ústředny, které jsou dostupné všem připojeným stanicím.

  1. Volání na vnější linku (pouze za předpokladu, že je osazen obvod komunikace s vnější JTS a domácí ústředna je připojena k pobočkové ústředně): vytočíme "0" a čekáme na připojení vnější linky -po obdržení tónu pokračujeme ve vytáčení čísla.
  2. Volání na vnitřní linku: vytočíme "2x (x= 1 až 9). Interní přípojky mají tedy "domácí" čísla 21 až 29.
  3. Nastavení jednorázového buzení: vytočíme 5HHMM. Při jednorázovém buzení se po zazvonění a zvednutí linky zvonek vypne a buzení se druhý den již neopakuje. Čas buzení zadáváme ve formátu 5 + hodiny + minuty. Potřebujete-li vzbudit například v půl osmé, vytočíte z vašeho telefonu "50730".
  4. Zrušení jednorázového buzení: vytočíme "59".
  5. Nastavení opakovaného buzení: vytočíme 6HHMM. Při opakovaném buzení se po zazvonění a zvednutí linky buzení opakuje opět za 24 hodin.
  6. Zrušení opakovaného buzení: vytočíme "69".
  7. Svolávání: vytočíme "8", zvoní všechny interní linky.
  8. Sepnutí dveřního zámku (pokud je připojen): vytočíme "9".
  9. Přesměrování: pokud potřebujeme přesměrovat hovor na jiného účastníka, v průběhu hovoru vytočíme jeho číslo a zavěsíme. Začne vyzvánět zvolená linka. Pokud volaný do šedesáti sekund linku nezvedne a volající zatím linku nepoložil, bude hovor vrácen na původní (vaši) linku.
  10. Konference: v průběhu hovoru vytočíme číslo účastníka, kterého chceme zapojit do hovoru. Telefon nepoložíme. Volaná linka vyzvání. Pokud do šedesáti sekund volaný linku nezvedne, je vyzvánění ukončeno. Pokud je linka zvednuta, je ustanoven konferenční hovor a všichni zúčastnění se mohou dorozumívat navzájem. Počet účastníků konference není omezen (v rámci přípojek ústředny).

Funkce, dostupné pouze z linky 21. Linka 21 je myšlena jako hlavní a měla by tedy být přidělena tomu, kdo určuje chod ústředny. Z této linky se nastavují základní parametry ústředny, zakazuje nebo naopak povoluje přístup na státní linku pro jednotlivé účastnické stanice apod.

  1. Povolení (zakázání) vnějšího volání: vytočíme "3xy", kde x = číslo účastnické stanice 1 až 9, y = 0 > povolen přístup na vnější linku, y = 1 > zakázán přístup na vnější linku.
  2. Globální povolení přístupu na vnější linku: vytočíme "40". Platí pro všechny účastníky.
  3. Globální zákaz přístupu na vnější linku: vytočíme "41". Základní nastavení (default).
  4. Je připojena vnější linka: vytočíme "50"
  5. Není připojena vnější linka: vytočíme "51". Základní nastavení (default).
  6. Je použit elektrický vrátný: vytočíme "52".
  7. Není použit elektrický vrátný: vytočíme "53". Základní nastavení (default).
  8. Nastavení hodin obvodu RTC. vytočíme 7HHMM. Použijeme po resetu systému nebo pro korekci (nastavení) hodinového obvodu.

Mimo těchto základních možností nastavení a funkcí je ústředna též vybavena rozlišením vyzváněcího tónu podle charakteru volání: od interní linky, od externí linky, od elektrického vrátného a při buzení. Stejně je použito více druhů oznamovacího tónu - obsazeno, překládáno a signalizace, že někdo volá do hovoru.


Publikováno v AR 1,2/99
00.26.zip