Historie telefonního přístroje
Vlastní telefonní přístroj byl patentován vynálezcem Američanem skotského původu Alexandrem Grahamem Bellem v roce 1876 jako zařízení k přenosu lidské řeči elektrickou cestou.
Dnes je telefonní přístroj nejpoužívanějším koncovým telekomunikačním zařízením. Původní základní konstrukční součástky telefonního přístroje doznaly od doby svého vynálezu ve všech parametrech velké změny.
Konstrukční součástky telefonních přístrojů rozdělujeme v zásadě na aktivní, pasivní a konstrukční a to na:
- součásti v hovorových obvodech;
- součásti v obvodech volby;
- součásti v návěstních obvodech;
- součásti v dalších obvodech rozšiřující funkce telefonního přístroje.
V zásadě dnes rozlišujeme telefonní přístroje dle převažujících použitých součástek a dílů na:
- telefonní přístroje elektromechanické s uhlíkovým mikrofonem
- telefonní přístroje elektromechanické a částečně elektronické (hybridní)
- telefonní přístroje elektronické s neuhlíkovým mikrofonem
Mikrofon, sluchátko
Mikrofon je elektroakustický měnič, který má za úkol přeměnit energii akustickou na energii elektrickou.
V telefonním přístroji je zapojen jeden nebo dva mikrofony (pro funkci tichého nebo hlasitého režimu hovoru).
Mikrofony používané v telefonním zařízení dělíme na:
- uhlíkový mikrofon;
- elektromagnetický mikrofon;
- elektrodynamický mikrofon;
- elektretový mikrofon (kondenzátorový);
- piezoelektrický mikrofon (krystalový).
POZOR! Z uvedených typů mikrofonů se jen uhlíkový mikrofon zapojuje převážně jen bez zesilovače.
Základní elektrické vlastnosti mikrofonů:
- směrovost;
- citlivost;
- šum;
- kmitočtová charakteristika;
- dynamika, vztažný útlum;
- výstupní impedance (mimo uhlíkový mikrofon);
- stejnosměrný odpor.
Uhlíkový mikrofon
Princip činnosti uhlíkového mikrofonu spočívá ve změně elektrického odporu mikrofonu, v obvodu stejnosměrného napájecího zdroje. Elektrický odpor mikrofonu se mění vlivem změny tzv. přechodového elektrického odporu uhlíkových zrníček, která k pevné uhlíkové elektrodě střídavě stlačuje pohyblivá celouhlíková membrána, pohybující se vlivem působení akustického tlaku – zvuku na membránu vznikající při mluvení na mikrofon. U dnes používaných uhlíkových mikrofonů je membrána hliníková s prolisem po obvodu s uhlíkovým kuželovým nástavcem, který stlačuje uhlíková zrníčka. Toto řešení přineslo lehkou a citlivou membránu, odolnou proti nárazu a vlhkosti. Mikrofon má uvedenou úpravou větší citlivost. Mikrofon jako součástka, je řešena jako výměnná, a to vložením do mikrotelefonu. Odtud používané označení „Telefonní mikrofonní vložka“. Uhlíkový mikrofon se dnes používá jen u elektromechanických telefonních přístrojů.
Obr. 34: Uhlíkový mikrofon
Princip funkčního zapojení uhlíkového mikrofonu
- V době, kdy na membránu nepůsobí akustický tlak protéká mikrofonem klidový napájecí proud, který je dán stejnosměrným odporem (v daném rozsahu) a napájecím stejnosměrným napětím.
- Změnami akustického tlaku (při hovoru na membránu) dochází k rozkmitání membrány, která více či méně stlačuje uhlíková zrníčka, a tím se mění v daném rytmu výsledný odpor mikrofonu, a tím také napájecí proud. Tak se modeluje klidový stejnosměrný napájecí proud v rytmu akustických kmitočtů.
- Modulovaný proud se nazývá stejnosměrný proud se střídavou složkou. Proud se mění v důsledku změn odporu, které jsou závislé na amplitudě dopadajícího zvuku. Proto časový průběh změn proudu odpovídá časovému průběhu zvuku, který tento proud vyvolal.
- Oddělením pomocí hovorového transformátoru nebo oddělovacího kondenzátoru získáme pouze střídavý hovorový proud.
Obr. 35: Zapojení uhlíkového mikrofonu
Charakteristické vlastnosti uhlíkových mikrofonů používaných v telefonní přístrojích
Směrovost: všesměrový
Citlivost: značná až 30 mV/Pa, což umožňuje přenášet velký výkon na velké vzdálenosti bez zesilovačů
Šum: velký, který je způsobován přechodovými odpory uhlíkových zrníček
Kmitočtová charakteristika: 300 až 3400 Hz
Stejnosměrný odpor: pro systém MB 30 až 50 Ω pro systém AUT 100 až 200 Ω
Napájecí napětí: 1,5 až 4,5 V, 24 až 60 V
Výhodou je nízká výrobní cena
Piezoelektrický mikrofon
Základním konstrukčním prvkem těchto mikrofonů je krystal z piezoelektrického materiálu (nejčastěji ze Seignettovy soli), který když je vybroušen v určitém směru ke své krystalografické ose dává při deformaci na protilehlých plochách elektrický náboj, úměrný okamžitému akustickému tlaku působícímu na krystal. Z krystalových výbrusů se stmelí tzv. krystalové dvojče, které se namáhá na ohyb nebo torzně. Mikrofon může být buď bez membrány (její úlohu přebírá krystal), nebo s membránou, která je mechanicky spojena s krystalem takovým způsobem, aby síla působící na membránu deformovala krystal.
Piezoelektrický mikrofon přivedením střídavého napětí na jeho přívody pracuje jako reproduktor, proto se také využíval v telefonních přístrojích ve funkci sluchátka v provedení výměnných vložek, nebo jako elektroakustická návěst v obvodu elektronického zvonku.
Například Tesla Stropkov vyráběla tyto výměnné vložky pod označením:
- FE 56229 – mikrofon;
- FE 56232 – sluchátko.
Charakteristické vlastnosti:
- citlivost až 30 mV/Pa;
- směrovost typického kruhového nebo srdcovitého typu;
- kmitočtová charakteristika do 8 kHz;
- výstupní impedance velká.
Podmínky činnosti: jako mikrofon pracuje pouze s mikrofonním zesilovačem.
Obr. 36: Průřez krystalovým mikrofonem s membránou (krystalové dvojče namáhané na ohyb)
Obr. 37: Piezoelektrické měniče
Telefonní sluchátko
Telefonní sluchátko je elektroakustický měnič, který má za úkol přeměnit energii elektrickou na akustickou. V telefonních přístrojích elektromechanických se používá elektromagnetické telefonní sluchátko a v elektronických je používán piezoelektrický měnič.
Elektromagnetické sluchátko
V zásadě rozlišujeme dva typy používaných telefonních sluchátek, a to dvoucívkové s železnou membránou jako starší typ a nový typ, které je jednocívkové s hliníkovou membránou s prolisem.
Dvoucívkové sluchátko
V podstatě vychází z konstrukce Bellova telefonu. Na pólech permanentního magnetu ve tvaru ploché podkovy jsou upevněny pólové nástavce z měkkého železa s nasazenými cívkami. Cívky mají velký počet závitů měděného drátu o průměru 0,03 až 0,05 mm. Těsně nad pólovými nástavci je membrána ze slabého železného plechu. V klidu ji permanentní magnet sluchátka mírně přitahuje k pólovým nástavcům. Prochází-li cívkami (zapojené vzájemně v protisměru) střídavý hovorový proud, střídavě zeslabuje nebo posiluje magnetický tok permanentního magnetu. V rytmu těchto změn membrána kmitá a vytváří akustickou energii – zvuk (řeč).
Charakteristické vlastnosti:
- odpor cívek pro systém MB 2 × 125 Ω;
- odpor cívek pro systém ÚB, AUT 2 × 27 Ω;
- kmitočtový rozsah 300 až 3 400 Hz (vhodné jen pro přenos řeči).
Podmínky činnosti: pracuje v obvodu střídavého hovorového proudu, od obvodu stejnosměrného se odděluje pomocí hovorového transformátoru nebo pomocí sériové zapojeného kondenzátoru. V stejnosměrném obvodu se používá výjimečně, např. v domácích telefonech jednoduchého zapojení, přičemž se musí zajistit, aby směr proudu v cívkách nevytvářel magnetické pole, jehož polarizace by působila proti polarizaci permanentního magnetu, který by se takto oslaboval a sluchátko by ztrácelo účinnost, a tím zhoršovalo srozumitelnost akustické energie – řeči.
Obr. 38: Dvoucívkové elektromagnetické telefonní sluchátko – princip činnosti
Reproduktory, piezoměniče
Reproduktor je elektroakustický měnič, který přeměňuje přiváděnou energii elektrickou na akustickou. Jeho mechanický kmitavý systém je tvořen membránou. V telefonních přístrojích jsou reproduktory využívány pro zajištění funkce hlasitého hovoru a odposlechu, popřípadě hlasité návěsti místo zvonku.
Reproduktory podle principu činnosti dělíme na:
- elektromagnetické;
- elektrodynamické (přímo nebo nepřímo vyzařující);
- piezoelektrické;
- elektrostatické.
Rozdělení reproduktorů dle kmitočtového rozsahu:
- hlubokotónové;
- středotónové;
- vysokotónové.
Kmitočtový rozsah je dán typem reproduktoru, tvarem a velikostí jeho membrány
V telefonních přístrojích se používají výhradně reproduktory typu elektrodynamického (přímo vyzařující) a piezoelektrického, v středotónovém kmitočtovém rozsahu.
Elektrodynamický reproduktor
Princip elektrodynamického reproduktoru:
Papírová membránu (s prolisem na okrajích pro snadnější kmitavý pohyb) je opatřena pevně přilepeným tělesem kmitající cívky s vinutím při impedanci 4 až 8 Ω. Cívka je vložena do vzduchové mezery permanentního magnetu s pólovými nástavci. Prochází-li cívkou střídavý proud akustických kmitočtů, vytváří střídavé magnetické pole, které se srovnává s magnetickým polem pevného permanentního magnetu a způsobuje osový pohyb cívky. Pohyb se přenáší na membránu, která rozechvívá okolní vzduch a tak vytváří zvuk.
Charakteristické vlastnosti:
- účinnost, která je 0,5–4 %;
- kmitočtový rozsah 60 až 18 000 Hz (tj. pro celý rozsah tónů);
- impedance cívky nejčastěji 4 až 8 Ω (také až 75 Ω);
- tvar membrány kruhový nebo oválný.
Rozsah pracovních teplot je –10 až +55 °C, při relativní vlhkosti 45 až 85 %.
Obr. 39: Řez elektrodynamického reproduktoru
P – permanentní magnet s magnetickým obvodem
m – papírová membrána
C – kmitající cívka
S – uchycení cívky
V – uchycení membrány
K – prostor nad tělesem cívky
Reproduktory, piezoměniče
Princip činnosti: piezoelektrické reproduktory pracují na opačném principu než již popsaný piezoelektrický mikrofo, a to tak, že ohybové vlastnosti membrány jsou způsobeny elektrickým napětím přivedeným na krystalový výbrus. Pohyb membrány se takto využívá k reprodukci.
Charakteristické vlastnosti:
- využívají se k reprodukci středních a vysokých kmitočtů;
- kmitočtový rozsah do 8 000 Hz.
Podmínky činnosti: - mimo použití v telefonech se používají také v akustických soustavách
Návěsti telefonních přístrojů
Návěsti telefonních přístrojů signalizují příchozí volání, vedení i výzvu k uskutečnění hovoru. Vlastní návěstí jsou realizované návěstními body. Návěstní obvody přijímají vysílaný vyzváněcí signál po vedení, realizovaný střídavým vyzváněcím proudem o kmitočtu 25 nebo 50 Hz a napětí 50 až 75 V, a v příslušném návěstním rytmu (trvale nebo přerušovaně) návěstí.
Akustické návěsti
Akustické návěsti v elektromechanickém telefonním přístroji jsou nejčastěji realizované telefonním zvonkem na střídavý proud, který je jedno- nebo dvoumiskový, s mechanickou regulací hlasitosti. Vlastní zvonek je společně s oddělujícím kondenzátorem připojen k vedení a v rytmu příchozího vyzváněcího střídavého proudu zvoní. Hlasitost zvonku při nastavení na max. je alespoň 70 dB ve vzdálenosti 0,5 m od přístroje. V elektronických telefonních přístrojích je návěstní obvod realizován obvodem elektronické návěsti, která je nazývána elektronickým zvonkem vydávajícím elektronickou melodii, nejčastěji pomoc piezoelektrického měniče. V telefonních přístrojích a telekomunikačních zařízeních se dále také používají bzučáky na střídavý proud, popřípadě houkačky.
Telefonní zvonky
Telefonní zvonky (ZV) umístěné uvnitř telefonního přístroje dělíme na elektromechanické a elektronické. Telefonní zvonky konstrukčně samostatné určené k připojení vedle telefonního přístroje označujeme pojmem „vedlejší zvonky“ (VZV). Vedlejší zvonky bývají také doplněné optickou návěstí.
Elektromechanické zvonky dělíme na:
- zvonky na střídavý proud jedno- nebo dvoucívkové;
- zvonky na stejnosměrný proud (v telefonních zařízeních se nepoužívají);
- bzučáky na střídavý a stejnosměrný proud (stejnosměrné se nepoužívají).
Elektronické zvonky dělíme na: zvonky s elektromagnetickým, elektrodynamickým nebo piezoelektrickým měničem, dále na jedno nebo více melodické.
Elektromechanické zvonky
Dvoucívkový zvonek na střídavý proud
Zvonek se sestává z permanentního magnetu, dvojice pólových nástavců s vinutími zapojených navzájem protisměrně. Dále z kyvně uložené kotvy s distančními
nárazníky, paličkou, tyčinkou a dvojice miskových ozvučnic.
Permanentní magnet, kotva a pólové nástavce tak vytváří dva magnetické obvody.
Průchodem střídavého proudu dochází ke sčítání a odčítání magnetických toků obou vinutí. Kotva se tak střídáním směru proudu střídavě překlápí k tomu
pólovému nástavci, kde působí větší silové pole. Palička s tyčinkou tak kmitá a jemně naráží do ozvučnic a zvonek zvoní. Naladění zvonění se provádí
exentrickým natáčením ozvučnic.
Technické parametry
- napětí 75 V střídavě
- kmitočet 25–50 ZT
- odpor 2 × 1250 Ω MB
- ÚB, AUT – 2 × 500 Ω
Obr. 40: Zvonek na střídavý proud
Jednocívkový zvonek na střídavý proud
Zvonek sestává z cívky s magnetickým obvodem tvořeným pólovými nástavci, mezi které je vložen feritový permanentní magnet přidržovaný v obvodu pomocí ploché pružiny. Mezi pólovými nástavci je kyvně uložena kotva s tyčinkou a paličkou. Pomocí stavěcího kolečka se mění poloha kotvy, kterou se mění síla nárazu do ozvučnic, a tak hlasitost zvonku.
Průchodem střídavého proudu dochází ke sčítání a odčítání magnetických polí permanentního magnetu a cívky, které způsobuje střídavý přítah kotvy k jednomu nebo k druhému pólovému nástavci. Kotva tak střídavě kmitá, paličkou naráží do ozvučnic a zvonek zvoní.
Technické parametry:
- 75 V ~;
- kmitočet 25–50 Hz;
- odpor 500 Ω (MB);
- 1 000 Ω (ÚB, AUT).
Obr. 41: Zvonek na střídavý proud
Stejnosměrný zvonek
Pracuje na principu elektromagnetického přerušovače. Sestává z cívky na jádře, kotvy s tyčinkou a paličkou a vratným perem, který kotvu, jako součást elektrického přerušovače, přitahuje k regulačnímu šroubu přerušovače. Zvonek má většinou jen jednu cívku a jednu ozvučnici.
Při zapojení zvonku do obvodu stejnosměrného proudu vznikne protékajícím proudem cívka magnetické pole, jádra se zmagnetují a přitáhnou kotvu. Tím se na kotvovém kontaktu přeruší proudový obvod a kotva pomocí vratného pera odpadne (vrátí se do klidové polohy). Po odpadu kotvy se opět zapojí elektrický proudový obvod a činnost se opakuje. Při každém přitažení kotvy naráží palička do ozvučnice a zvonek zvoní. Regulačním šroubem se nastavuje kmitočet kotvy. Nevýhodou zvonku na stejnosměrný proud je poruchovost kontaktu přerušovače způsobená jeho jiskřením a jeho opalováním.
Technické parametry: 4,5–60 V
Bzučák na stejnosměrný proud
Bzučák využívá principu činnosti zvonku na stejnosměrný proud, který je bez tyčinky s paličkou a ozvučnicí. Zdrojem bzučivého zvuku je vlastní elektrický přerušovač a kmitání kotvy. Zvuk je dále zesilován rezonancí krytu bzučáku.
Technické parametry: 4,5 – 60 V =
Bzučák na střídavý proud
Bzučák na střídavý proud sestává z elektromagnetu s pružnou kotvou, která při průchodu střídavého návěstního proudu v jeho kmitočtu kmitá a toto kmitání je zdrojem akustické návěsti. Zvuk je dále zesilován rezonancí krytu bzučáku.
Technické parametry: 8–60 V~
Obr. 42: Bzučák
Elektrické zvonky
Elektrické (elektronické zvonky), jako elektroakustické návěsti, dnes nahrazují dříve používané elektromechanické zvonky, bzučáky, houkačky i sirény.
Vlastní elektronický zvonek sestává z desky plošného spoje, na kterém je provedeno jeho elektronické zapojení pomocí elektrotechnických diskrétních (samostatných) součástek, dále integrovaného obvodu (IO) a elektroakustického měniče, kterým je nejčastěji piezoelektronický reproduktor.
Vlastní zapojení zvonku připojené v telefonním přístroji k vedení od ústředny reaguje na vyzváněcí signál. Tento střídavý vyzváněcí signál se usměrňuje a takto upravený spouští činnost dalších elektronických obvodů, a tak zapojení elektronického zvonku na výstupu pomocí elektroakustického měniče generuje akustický návěstní signál zvonku. Hlasitost zvonku se nastavuje většinou ve třech úrovních (nízká, střední, velká). Některé typy elektronických zvonků lze programovat, a tak si vybrat některou nabízenou melodii a její hlasitost.
Obr. 43: Melodická návěst
Optické návěsti
Optické návěsti se využívají k optickému návěstění a kontrolním účelům v daném zařízení.
Optické návěsti používané v telekomunikační technice rozlišujeme na:
- elektromechanické;
- světelné.
Elektromechanické optické návěsti
Jako takové se dnes již ve výrobě telekomunikačních zařízeních nepoužívají . Jejich představitelem byla tzv. telefonní klapka a tzv. telefonní terč. V principu činnosti těchto návěstí jde o činnost elektromagnetu, který při průchodu elektrického a vyzváněcího signálu způsobí optickou návěst, např. odkrytí bílé plochy v černém poli. U telefonních klapek, vlastní odkrývající část (padající klapka) dále ovládá zapínací kontakt, který následně uzavírá obvod pro akustickou návěst.
Světelné optické návěsti
Do světelných optických návěstí patří:
- telefonní žárovky;
- luminiscenční diody, tzv. LED (Light Emitting Diode);
- zobrazovací soustavy z LED nebo tekutých krystalů.
Telefonní žárovky
Světelnou návěst vytváří nažhavené kovové vlákno v zatavené skleněné trubičce v prostředí vakua. Vlastní žárovka je opatřena paticí s kontaktními plíšky, určená k zasouvání do objímky. Telefonní žárovka se vyrábí ve dvojím velikostním provedení – kratším a delším.
Žárovka se při svícení zahřívá a vykazuje se jako rezistor s kladnou teplotní závislostí, tj. s narůstající teplotou narůstá její elektrický odpor. Pro tuto vlastnost se žárovky používají nejen v návěstních obvodech. Źárovka tepelně namáhá okolní konstrukční materiály, což je její nevýhodou, stejně jak poměrně velký potřebný elektrický příkon ve srovnání se svítícími diodami (LED).
Technické parametry:
- napětí 6, 12, 24, 36 48 a 60 V;
- pracovní proud 30 nebo 50 mA;
- provozní doba je 1 500 hodin.
Obr. 44: Telefonní žárovka
Obr. 45: Telefonní žárovka s objímkou
Luminiscenční diody – LED
Luminiscenční diody, zvané také světelné diody, mimo svoji usměrňovací vlastnost v tzv. propustném směru navíc svítí, tj. při polarizaci diody v propustném směru dochází k elektroluminiscenci tzv. studeného světla.
Vyrábí se světelné diody, které svítí barvou červenou, zelenou, žlutou a čirou, přičemž svítit mohou rozptýleně nebo bodově přes plastickou čočku. Tvar diody je kulatý nebo plochý, opatřený vývody k připojení do elektrického obvodu pájením nebo zasunutím do palice. Svítí v propustném směru, tj. na anodě +, na katodě –, při napětí UAK 1,65 až 2 V, při propustném proudu IAK 50 mA. V nepropustném směru lze luminiscenční diodu zatížit před poškozením do napětí 3 V. Luminiscenční diody v sobě slučují výhody polovodičů, tj. malý potřebný elektrický příkon k činnosti, a tak tepelně nezatěžují konstrukci zařízení. Mají velký indikační jas a dlouhou životnost – až stovky tisíc provozních hodin.
Zobrazovací soustavy LED a tekutých krystalů
Zobrazovací soustavy, používané v telefonních přístrojích jsou tvořeny zobrazovacími indikačními prvky, a to světelnými diodami (LED) nebo kapalnými krystaly. Zobrazovací soustavy tvoří displej daného přístroje. Světelné LED zobrazovací soustavy jsou tvořeny sedmi segmentovými světelnými prvky tvořící jedno a vícemístné číslice a znaky.
Zobrazovací soustavy tvořené z tekutých krystalů jsou tvořeny soustavou tekutých krystalů ve tvaru stylizované číslice 8 s desetinnou čárkou. Vlastní tekutý krystal je při průchodu světla průhledný. Připojením elektrického napětí na elektrodu krystalu se vlivem elektrického pole molekuly krystalu natočí, a tím se kapalina zakalí, a tak zobrazí příslušný segment číslice nebo znaku. Po zániku elektrického pole se molekuly vrátí do původní polohy a segment zmizí. Zobrazovací soustavy z tekutých krystalů neemitují vlastní světlo, a proto jsou závislé na vnějším osvětlení a úhlu pohledu na soustavu. Energie potřebná k zobrazení je podstatně menší než u polovodičových prvků.
Mechanické návěsti – vibrační
Vibrační návěsti jsou využívané u některých typů kapesních mobilních telefonních přístrojů, které vlastní vibrací a citem těla návěstí příchozí volání. Telefonní účastník tak neruší zvoněním v prostředí, kde se nachází. Vlastní vibraci způsobuje elektromechanický vibrační systém, který způsobuje chvění – vibraci pouzdra telefonního přístroje.
Hovorový transformátor, rezistory, kondenzátory, integrované obvody
Hovorový obvod telefonního přístroje
Přenos střídavé hovorové energie na větší vzdálenosti, s největší možnou účinností a hlasitostí hovoru, vyžaduje takové elektrické zapojení hovorového obvodu s elektroakustickými měniči, které vytvoří optimální podmínky pro přenos a vlastní hovor stanovený mezinárodními normami.
Vlastní realizace hovorového obvodu u elektromechanických telefonních přístrojů a telefonních přístrojů elektronických se od sebe zásadně liší. Liší se svým zapojením a použitím elektrosoučástek, typem použití vlastních elektroakustických měničů, s cílem dosažení co nejlepších optimálních podmínek.
V elektromechanických telefonních přístrojích se tyto optimální podmínky zajišťují uhlíkovým mikrofonem, telefonním sluchátkem a dalšími elektrotechnickými součástkami zapojenými v hovorovém obvodu s hovorovým transformátorem.
Hovorový transformátor
Princip činnosti transformátoru jako elektrotechnické součástky: každý transformátor má minimálně dvě vinutí – primární a sekundární, navinuté na společném magnetickém jádře. Zavedeme-li do jedné z cívek střídavý proud, vzniká v jádru střídavě magnetické pole, které v druhé cívce indukuje střídavé napětí. Zavedeme-li do jedné cívky stejnosměrný proud, vznikne v jádru stejnosměrné magnetické pole, které ale již neindukuje do druhé cívky žádné napětí. K vlastní elektromagnetické indukci dochází jen při změnách směru procházejícího proudu v cívkách. Transformátor takto přenáší jen střídavý proud. Při stejném počtu závitů cívek, tj. primární i sekundární se střídavé napětí přenáší beze změny své velikosti. Má-li primární a sekundární vinutí různý počet závitů, dochází k tzv. transformaci střídavého napětí a proudu v poměru závitů obou vinutí dle vztahu:
U_2 / U_1 = I_1/I_2 = N_2/N_1 = p
U1, I1 – napětí a proud na primárním vinutí
U2, I2 – napětí a proud na sekundárním vinutí
N1 – je počet závitů na primárního vinutí
N2– je počet závitů na sekundárního vinutí
p – je transformační poměr
Podmínky činnosti hovorového transformátoru: hovorový transformátor je zapojen ve vlastním hovorovém obvodu tak, že galvanicky odděluje obvod mikrofonu od obvodu telefonního sluchátka, a takto plní tyto funkce:
- transformuje hovorové proudy tak, aby se přenos elektrické energie uskutečnil při vyšším napětí a menším proudem a tedy s menšími ztrátami;
- odporově – impedančně přizpůsobuje připojení uhlíkového mikrofonu k obvodu jeho napájení;
- zabraňuje průchodu stejnosměrného proudu přes vinutí telefonního sluchátka, aby při nesprávném směru stejnosměrného proudu nedošlo k odmagnetování permanentního magnetu sluchátka;
- potlačuje místní elektroakustickou vazbu tzv. protimístním zapojením vinutím, a tak omezuje vliv vlastního mikrofonu na vlastní sluchátko (nedochází k rozpískávání a účastník nemusí zvyšovat hlas při okolním hluku).
Konstrukce hovorových transformátorů
Hovorový transformátor se sestává z uzavřeného jádra, tvořeného ze slabých křemíkových, od sebe navzájem odizolovaných plechů. Takto jádra tvoří magnetický obvod, který pro případné přesycení jádra stejnosměrným magnetickým tokem bývá přerušen vzduchovou mezerou, čímž se zmenší zkreslení hovorových proudů. Jádra novějších hovorových transformátorů jsou feritová (ze slinutých kysličníků kovů). Vinutí jsou vinuta z měděných vodičů (drátů) izolovaných lakem nebo smaltem. Vlastní údaje o počtech závitů jednotlivých vinutí, průměry drátů a jejich izolací jsou uvedeny na štítku včetně typu hovorového transformátoru.
Zapojení hovorových transformátorů
Obr. 46: Zapojení hovorového transformátoru
a. při napájení z místní baterie – systém MB
b. při napájení z ústřední baterie – systém ÚB
Rezistory
Základní vlastnosti rezistorů, jako součástky je mít elektrický odpor, jehož základní jednotkou je 1 Ω. Vlastní odpor elektrickému proudu klade vlastní použitý elektricky odporový vodič, jehož odpor závisí na jeho tzv. měrném odporu ρ, průřezu Ѕ a délce dle vztahu:
R = ρ · l · S [Ω ;m; mm]
Rezistory jsou elektronické součástky patřící mezi nejpoužívanější elektronické pasivní prvky. Jejich úkolem je omezování elektrického proudu a vytváření příslušných úbytků napětí. Procházející elektrický proud rezistorem, a jím vytvořený příslušný úbytek napětí, vytváří na rezistoru jistý elektrický výkon, který se přeměňuje v teplo. Tento tepelný výkon zatěžuje vlastní odporovou dráhu, a proto se vyrábí rezistory při stejném odporu na různé výkony od desetin wattů až po jejich stovky. Čím větší výkon, tím větší a robustnější odporové tělísko. Rezistory se vyrábí v jednotlivých odporových hodnotách tvořících tzv. elektrotechnické hodnotové „E“ řady v počtu 6, 12, 24, 36, 48 a 96 vyráběných odporových hodnot v jedné dekádě. Rozdíl od skutečně vyrobené odporové hodnoty a odporové hodnoty uvedené na vlastním tělísku rezistroru garantované výrobcem vyjadřuje tzv. procentní tolerance příslušné „E“ řady. Např. řada E6 má toleranci ± 20%. Koupíte-li tedy rezistor v této řadě o označené odporové hodnotě 100 Ω, může mít skutečnou hodnotu garantovanou výrobcem v rozsahu 80 až 120 Ω. Platí, čím vyšší řada, tím menší tolerance a tím také přesnější a dražší rezistor.
Rezistory dále rozdělujeme:
- na pevné a proměnné;
- podle provedení odporové dráhy;
- podle určení způsobu vlastní montáže v zařízení.
ad a. Proměnné rezistory dále dělím na otočné a tahové označované jako potenciometry a reostaty.
ad b. Podle provedení odporové dráhy rozlišujeme rezistory drátové, vrstvové, hmotové a polovodičové. Druh odporové dráhy také předurčuje použití rezistoru v obvodu střídavého proudu dle jeho kmitočtu. Například drátový rezistor není vhodný do vysokofrekvenčních obvodů pro svoji velkou indukčnost, která je způsobena tím, že je vytvořen navinutým odporovým drátem, tvořící tak vlastně cívku s indukčností, která klade střídavým proudům tzv. střídavý odpor tím větší, čím je větší jeho kmitočet.
ad c. Podle určení způsobu vlastní montáže v zařízení rozdělujeme rezistory s vývody pro volnou montáž, rezistory s vývody pro montáž do plošných spojů pájením a rezistory pro tzv. povrchovou montáž na plošné spoje, kde se rezistor lepí na plošný spoj vodivou pájecí pastou a následně se zapájí.
Obr. 47: Rezistor
Kondenzátory
Základní vlastností kondenzátoru, jako elektronické pasivní součástky, je akumulace (jímání) elektrického náboje (Q). Množství takto naakumulovaného elektrického náboje se vyjadřuje kapacitou kondenzátoru, kde je základní jednotkou 1F (Farad). V reálné praxi je velkou jednotkou a proto se používají menší jednotky:
Kondenzátor se jako součástka skládá ze dvou elektrických vodivých desek, které jsou navzájem od sebe odizolované izolací zvanou dielektrikum. Kapacita kondenzátoru, jako základní parametr součástky závisí přímo úměrně na ploše desek a nepřímo úměrně na vzdálenosti desek od sebe. Kvalita kondenzátoru, tj. stálost kapacity s teplotou a časem, a vlastní elektrická pevnost (napětí, které ještě můžeme připojit na kondenzátor a přitom ho napětím neprorazit a tedy nepoškodit) závisí na druhu použitého materiálu dielektrika.
Pro výpočet deskového kondenzátoru pak platí:
C = ε_0 ε_r S/d [F; m2; m]
C – kapacita kondenzátoru
εo – permitivita vakua
εr – poměrná permitivita použité izolace
S – účinná plocha desek
d – vzdálenost desek od sebe
Obr. 48: Deskový kondenzátor
Kondenzátor v obvodu stejnosměrného proudu: se pouze nabíjí na maximální kapacitu a po tomto nabití klade stejnosměrnému proudu odpor dielektrika. Kondenzátor tak stejnosměrný proud nepropouští (pouze tzv. proud svodový, jehož velikost závisí na přiloženém napětí a odporu dielektrika, který je většinou zanedbatelný).
Doba nabíjení kondenzátoru je dána vztahem
t = Q/I [s; C; A]
Kondenzátor v obvodu střídavého proudu: se střídavě nabíjí a vybíjí, přičemž mu klade tzv. střídavý odpor označovaný Xc. Velikost střídavého odporu Xc závisí na kmitočtu vlastního střídavého proudu a to tak, že čím větší je kmitočet, tím menší je střídavý odpor, při konstantní kapacitě dle vztahu
X_c = 1/(2π·f·C) [Ω; Hz; F]
Kondenzátory v elektrických obvodech využíváme, vedle časových obvodů, k oddělení obvodů stejnosměrných a střídavých proudů.
Kondenzátory podle vlastního provedení dělíme:
- pevné;
- proměnné – ladící a dolaďovací (trimry).
Podle použitého dielektrika na kondenzátory s dielektrikem papírové, metalizované, skleněné, slídové, keramické, plynné-vzduchové, polystyrenové styroflexové a další typy. Kvalita dielektrika předurčuje kvalitu a jakost kondenzátoru.
Kondenzátory elektrolytické: jsou zvláštním druhem kondenzátoru tím, že jeho dielektrikum je mikrotenká elektricky nevodivá vrstvička kysličníku kovu, která je vytvořena elektrolýzou za pomocí elektrolytu. Kondenzátor vyniká velkou kapacitou při malých rozměrech. Elektrolytický kondenzátor je nutné správně polarizovat v obvodu elektrického zdroje a není ho tedy možno připojit pouze do obvodu střídavého proudu. V obvodu čistě střídavého proudu se zničí.
Obr. 49: Kondenzátory
Integrované obvody
Sdružování aktivních a pasivních elektronických součástek, tj. tranzistorů, diod, rezistorů, kondenzátorů atd. do jednotlivých celků nebo struktur se nazývá integrace. Tyto celky nebo struktury, nazvané integrované obvody (IO), tak nahrazují na jednotkové ploše celé náročné elektronické obvody sestavené s diskrétních (tj. od sebe oddělených, samostatných) součástek. Vlastní mikrominiaturizace a integrace obvodových prvků i funkcí s IO patří do oblasti mikroelektroniky.
Rozdělení integrovaných obvodů
Hybridní integrované obvody jsou tvořeny z více samostatných IO obvodů s velkou hustotou aktivních i pasivních součástek, tvořících samostatné obvody, které jsou samostatně zkoušeny, dále propojeny a konečně do jednoho společného pouzdra s vývody zapouzdřeny. Hybridní IO jsou vyráběny jako obvody jednoúčelové a na zakázku.
Monolitické integrované obvody jsou tvořeny tak, že všechny elektronické prvky obvodu jsou neoddělitelně vytvořeny a vzájemně spojeny na jediné destičce z polovodičového materiálu – křemíku. Jako takové jsou zapouzdřeny do pouzdra s vývody. K výrobě těchto obvodů, plnicí ucelené elektronické funkce, se používá určitá technologie vytváření polovodičových přechodů PN na křemíkové destičce 1,2 × 1,2 mm, popř. větší dle hustoty integrace. Monolitické IO umožňují značně zvětšit spolehlivost, pronikavě snížit spotřebu energie. Vlastní obvody IO jsou navrhovány univerzálně a při velkosériové výrobě snižují celkové výrobní náklady.
Podle hustoty integrace prvků na jednotkovou plochu členíme integrované obvody na IO:
- s malou integrací do 10 prvků (SSI);
- se střední integrací do 100 prvků (MSI);
- s velkou integrací do 1000 prvků (LSI);
- s velmi velkou integrací až 1000 000 prvků (VLSI).
Podle druhu zpracovaného signálu a účelu použití rozlišujeme IO na:
- Lineární – zpracovávají spojitý analogový signál (proto jsou také označované jako analogové). Lineární IO lze dále dělit dle funkčního určení na: nf a vf zesilovače, operační zesilovače, oscilátory, obvody starších rozhlasových a televizních přijímačů, multivibrátory, stabilizátory napětí a další aplikace.
- Logické – zpracovávají nespojitý signál, mající dvě hodnoty, a to tzv. logickou jedničku mající vyšší úroveň a logickou nulu, mající nízkou úroveň. To umožňuje provádět logické operace v rámci dvojkové soustavy, v rámci zákonů logické algebry. Základní druhy logických obvodů a jejich funkce používaných od nejjednodušších čítačů k nejsložitějším procesorům jsou tvořeny v podstatě ze vzájemně propojených kombinací základních logických obvodů, a to YES (ANO), NOT (NE), AND (I), OR (NEBO), NAND (negace AND) a NOR (negace OR). Každý z těchto logických obvodů (také tzv. hradel) má jeden nebo několik vstupů, jeden výstup a dvojici vývodů pro napájení.
Obr. 50: Integrovaný obvod (světlem mazatelná elektronická paměť)
Vidlicové přepínače, tlačítka, přepínače, šňůry, konektory, plošné spoje
Vidlicové přepínače
Návěstní a hovorové obvody telefonních přístrojů jsou spojovány a rozpojovány kontaktním systémem, bezkontaktním systémem, nebo jejich kombinací.
V elektromechanických telefonních přístrojích je používán kontaktní systém tvořený pérovým svazkem sestávající se z jednotlivých kontaktních per od sebe navzájem odizolovaných, tvořící tak dle potřeby zapínací, rozpínací a přepínací kontakty. Pérový svazek je ovládán přes izolační část vlastní vahou mikrotelefonu zavěšeného nebo vyvěšeného v tzv. vidlici (odtud název přepínače), tvořené tvarem krytu přístroje. Pérový svazek uvnitř přístroje je chráněn proti znečištění vlastních kontaktů prachem krytem.
V elektronických telefonních přístrojích se vedle kontaktního systému k ovládání návěstních a hovorových obvodů pomocí váhy mikrotelefonu používá pro hlasitý provoz telefonního přístroje, kontaktního nebo bezkontaktního (senzorového) tlačítka, označeného symbolem (speaker), v tzv. režimu hovor bez sluchátka, tj. v režimu volné ruky (hands free).
Kontaktová péra vlastních kontaktních přepínačů jsou zhotovena z pružného a dobře vodivého materiálu (např. fosforová bronz) a opatřena vlastními doteky z neoxidujícího materiálu, tj. drahých kovů nebo jejich slitin, např. stříbra, zlata nebo platiny. Běžně se používají doteky z tzv. tvrdého stříbra. Vlastní doteky musí mít mezi sebou v sepnutém stavu požadovaný minimální přechodový elektrický odpor.
Tlačítka – přepínače
Tlačítka a přepínače slouží k ručnímu zapojování nebo rozpojování elektrických obvodů, a tak k ovládání jednotlivých funkcí telefonního přístroje. Vlastní tlačítka a přepínače jsou jednoduché konstrukce, při stejném použití kontaktních per s kontakty, tak jak tomu je u vidlicového přepínače. Tlačítko je po stlačení do pracovní polohy aretováno, tj. zajištěno, nebo není zajištěno a pak se po uvolnění vrací do výchozí polohy (tj. není aretováno). Tlačítka jsou také řešena s vlastní optickou návěstí pomocí zabudované telefonní žárovky nebo svítivé LED diody. V elektronických telefonních přístrojích jsou většinou použita tlačítka bez aretace, která po stisknutí dále bezkontaktně elektronicky ovládají příslušnou funkci přístroje. Přepínače jsou řešeny jako jedno- nebo vícepolohové s aretací v příslušné přepnuté poloze. Vlastní tlačítka a přepínače jsou konstrukčně řešena jako mikrospínače, zapouzdřena v ochranném krytu s vývody pro připojení vodičů, nebo přímo určené pro zapájení do plošného spoje.
Označení funkcí tlačítek a přepínačů telefonních přístrojů
Tlačítka a přepínače telefonních přístrojů (vedle tlačítek tlačítkové číselnice a vidlicového přepínače ovládaného vahou mikrotelefonu) ovládají jednotlivé funkce přístroje, jsou značena buď přímo na tlačítku příslušným symbolem, nebo popisem vedle tlačítka na krytu telefonního přístroje. U tlačítek automatické volby naprogramovaných nejčastěji používaných telefonních čísel sám účastník provádí vlastní popis označení cílové telefonní stanice automatické volby na popisnou plošku umístěnou vedle příslušného tlačítka.
Popis funkcí jednotlivých tlačítek telefonního přístroje je uveden v návodu (manuálu) k použití přístroje.
Nejčastěji používané symboly a popisy pro funkce jednotlivých tlačítek
| Označeni | Funkce | Označení | Funkce |
|---|---|---|---|
| SPEAKER | hovor bez sluchátka | HOLD | přidržení hovoru bez přerušení spojení, tj. hlasitý hovor |
| ON/OFF | zapnutí/vypnutí – telefonního přístroje | MUTE | vypnutí mikrofonu telefonního přístroje |
| FLASH (ZT) | funkce pro spolupráci s ústřednou | REDIAL | automatické opakování volby posledně volaného čísla |
| PULSE/TONE | volba pulzní nebo tónová |
Obr. 51: Tlačítka, přepínače
Šňůry
Šňůry v elektrotechnické praxi představují pohyblivé vodiče určené pro přenos elektrického proudu, dále jen vodiče, které slouží k propojení jednotlivých pohyblivých částí elektrotechnických nebo elektronických zařízení. Výchozí konstrukce těchto pohyblivých vodičů spočívá v konstrukci jádra vlastního vodiče, který je tvořen lankem složeným z více tenčích měděných drátků nebo plíšků stočených navzájem do šroubovice. Takto utvořené vodivé jádro má izolaci, a to u vícežilových vodičů různě barevnou, která takto vedle izolačních vlastností slouží k orientaci při jejich zapojování. Jednotlivé izolované vodiče jsou dále taktéž stočeny do šroubovice a jako celek opatřené izolačním pláštěm. Vzájemné stočení vodičů, tj. vzájemné křížení snižuje vzájemnou elektromagnetickou indukci mezi vodiči, způsobující vzájemné rušení (přeslech). Vodiče, které jsou chráněny před nežádoucí elektromagnetickou indukcí jsou opatřeny vodivým pláštěm tvořeným měděným síťovaným opředením, tzv. stíněním, umístěním mezi vodiči a izolačním pláštěm. Vlastní stínění se tzv. zemní, což znamená, že se připojuje na společný (kostřící) potencionální bod.
Pro přenos vf kmitočtů s menšími ztrátami se používají šňůry konstrukce odlišné, tzv. koaxiální. Koaxiální vodič je tvořen vnitřním vodičem (lankem) a vnějším vodičem rovnoměrně obepínající vnitřní vodič, který je tvořen vlastním stíněním, nebo vzájemně se překrývajícími stočenými měděnými pásky do šroubovice. Prostředí mezi vnitřním a vnějším vodičem je tvořeno izolací, která zajišťuje požadovanou stálou konstantní vzdálenost.
Šňůry rozdělujeme podle konstrukce vodiče na šňůry:
- s lankovým vodičem;
- koaxiální.
Šňůry podle užití rozlišujeme
- silnoproudé určené pro pohyblivé připojení síťového napětí k zařízení, tj. střídavé napětí 220–230 V a proudu do desítek ampér;
- slaboproudé určené k připojení a k propojení slaboproudých obvodů mezi jednotlivými samostatnými částmi slaboproudého zařízení.
Dále vlastní šňůry rozlišujeme podle provedení na: rovné a točené; dvou a více žilové, se stíněním a bez stínění. Vlastní tvar pláště šňůry je kulatý, oválný nebo plochý.
Vlastní vodiče na koncích příslušné šňůry jsou zakončeny:
- pájecími očky;
- očky nebo patičkami pod šroub;
- nožovými konektory – autokonektory;
- modulárními konektory;
- konektory pro koaxiální vodiče.
Šňůry telefonních přístrojů
U telefonních přístrojů se používají šňůry lankové dvou- a vícežilové, rovné a točené, oválné nebo kulaté. Podle určení vlastního propojení části telefonního přístroje rozlišujeme na šňůry:
- přívodní;
- mikrotelefonní.
Mikrotelefonní šňůra spojuje základnovou část telefonního přístroje s mikrotelefonem, a tak propojuje součástky hovorových obvodů, nejčastěji mikrofon a telefonní sluchátko.
Přívodní telefonní šňůra spojuje základní část telefonního přístroje s telefonní zásuvkou (tzv. rozhraním).
Přívodní šňůra je v současných telefonních přístrojích jedním koncem připojena modulárním konektorem RJ11 v telefonním přístroji a druhým koncem je připojena v telefonní vidlici nebo modulárním konektorem k telefonní zásuvce.
Konektory
Konektory zabezpečují vlastní propojení celků nebo částí elektrotechnických či elektronických zařízení navzájem, a to buď přímo, tj. zařízení k zařízení, nebo nepřímo za pomocí pohyblivých přívodů, tj. šňůr. Konektory tak umožňují rozebiratelné spojení jednotlivých částí zařízení nebo obvodů.
Rozebíratelné spojení se skládá ze zásuvkové části a části vidlicové a jako takové tvoří vlastní konektor.
Hlavní požadavky na konektory jsou:
- malý konstantní přechodový elektrický odpor obou dílů v zasunutém stavu;
- velký izolační odpor mezi kontakty a kontakty a kostrou (krytu);
- velká elektrická pevnost;
- malá zasouvací a vysouvací síla při dostatečném kontaktním tlaku;
- stálost parametrů při mnohonásobném vysunutí a zasunutí konektoru;
- velmi jednoduchá montáž.
Vývody konektorů bývají opatřeny čísly a jsou přizpůsobeny pro šroubový spoj, ovíjený spoj, pájený spoj nebo spoj zářezový nalisováním. Kostra, tj. nosná část obou částí konektoru, je kovová nebo z umělé hmoty. Některé typy konektorů mají konstrukční řešení proti vzájemnému uvolnění spojení (např. typ bajonet, RJ). Vlastní izolační hmota je obyčejně termoplastická a proto při pájení ji minimálně tepelně namáháme.
Rozdělení konektorů:
- pro silnoproudé obvody (stejnosměrné a střídavé obvody);
- pro slaboproudé obvody (stejnosměrné obvody, střídavé nf, vf obvody a optické spoje).
Typ konektorů:
- válcové (slouží v technice audio – video k připojení mikrofonů, sluchátek, reproduktorů, napájecích zdrojů, v optotechnických obvodech apod.);
- ploché (slouží např. k propojování telefonních šňůr tzv. modulárními konektory typu RJ, dále k vícepólovému propojování modulů a části zařízení).
Kontakty konektorů jsou tvarově převážně ploché a kulaté a navzájem plné nebo duté. Vlastní kontaktní materiál v místě přechodového spojení je postříbřen nebo pozlacen. Počet vlastních kontaktů a jejich proudové zatížení je dán konstrukcí a typem konektoru.
V současných telefonních přístrojích se již převážně používají výhradně ploché modulární konektory typu RJ, které jsou vyrobeny z čiré plastické hmoty se vsazenými samořeznými zlacenými kontakty o počtu 2, 4, 6 a 8 kontaktů. Montáž modulárních konektorů k pohyblivým přívodům se provádí pomocí speciálních lisovacích kleští, které po odizolování vodičů je tzv. krimpováním připojí k vlastním kontaktům v modulu konektoru. Přívodní telefonní šňůra je ukončena na straně k telefonní zásuvce pomocí telefonní vidlice, pokud k ní není připojena modulárním konektorem.
Obr. 52: Mikrotelefonní šňůra
Zásuvky
Připojení telekomunikačního koncového zařízení KTZ, např. telefonního přístroje k přístupové síti telekomunikačních spojovacích systémů v místě tzv. rozhraní se provádí pomocí zásuvky. Zásuvka tak umožňuje připojení nebo odpojení vlastního telefonního přístroje od vedení a na takto definovaném rozhraní provést měření, umožňuje připojení vedlejšího zvonku (VZV), připojení zemnění jako dalšího vodiče, připojení dalšího telefonního přístroje, tzv. paralelního telefonního přístroje.
Vlastní typy zásuvek rozdělujeme dle určení pro:
- telefonní rozvody (telefonní zásuvky s telefonní vidlicí);
- pro strukturované rozvody (telefonní a počítačové sítě).
Rozdělení telefonních zásuvek dle způsobu montáže:
- pro povrchovou montáž (montáž pomocí vrutů nebo pomocí samolepící fólie);
- pro zápustnou montáž.
Rozdělení zásuvek dle způsobu připojení vodičů:
- se šroubovými spoji;
- se zářezovou technologií;
- s modulárními konektory RJ;
- s plochými (nožovými) kontakty.
Obr. 53-57 – Telefonní vidlice i samotná telefonní zásuvka, může být kombinovaná pro použití šňůr s modulárními konektory RJ.
Plošné spoje
Plošné spoje plní funkci elektromechanického řešení daného obvodu, neboť zajišťují elektricky vodivé spojení elektrických obvodů, a navíc zajišťují mechanicko-konstrukční provedení daného obvodu a zařízení. Nahrazují původní drátové spoje, umožňují integraci zařízení a jsou původcem integrovaných obvodů v dnešní podobě.
Plošné spoje jsou tvořeny měděnou fólií o tloušťce 0,35 mm naplátovanou na nosný izolační materiál, kterým je tvrzený papír, tzv. Cuprexcart, nebo skelný laminát, tzv. Cuprextit. Celková tloušťka obou nosných izolačních materiálů je 0,5; 1; 1,5 a 2 mm. Vlastní elektrické zapojení se provádí vytvořením plošného obrazce do měděné fólie, a to vyleptáním až na nosný izolační materiál. Vytvořený obrazec odpovídá elektrickému zapojení, při respektování rozměrů elektronických součástek a jejich vývodů.
Systém vytvoření plošného obrazce je dvojí:
- Systém dělících čar – jedná se převážně o pravoúhlý systém od sebe oddělených ploch, tvořící vlastní zapojení. Minimální šířka dělicí čáry je 0,8 mm. Systém dělicích čar je určen pro napájecí stejnosměrné obvody a nenáročné nízkofrekvenční obvody. Z důvodů velké mezispojové kapacity je pro vysokofrekvenční obvody nevhodný.
- Systém spojovacích čar – je systém, kde spojový obrazec je vytvořen spojovými čarami mezi jednotlivými pájecími body vývodů jednotlivých elektronických součástek. Systém pro svou malou mezispojovou kapacitu je určen do náročných vysokofrekvenčních obvodů.
Zatížitelnost plošných spojů – proudové zatížení plošných spojů je dáno šířkou spoje a největším dovoleným oteplením měděné fólie (např. při šířce spoje 0,8 mm je dovolený max. proud 2 A, při oteplení fólie 30 °C).
Cuprextit je z hlediska svých lepších elektrických izolačních vlastností a většího možného tepelného namáhání při pájení, kvalitnější než cuprexcart.
Plošné spoje mohou mít i více fólií, a tím vrstev. Hovoříme o oboustranném nebo vícevrstvém plošném spoji. V praxi se navíc také provádí pokovení měděné fólie, a to pocínováním, poniklováním a postříbřením, kde kovová vrstva má funkci ochrannou, a to klimatickou i mechanickou, dále za účelem lepší vodivosti a tím zlepšení elektrických vlastností spoje do náročných elektronických obvodů, zejména vysokofrekvenčních.
Návrh jednoduchého plošného spoje
Příklad návrhu: máme navrhnout plošný spoj pro odporový dělič tvořený třemi rezistory R1, R2, R3 typu TR 215 (zvolený dle elektrických požadovaných hodnot z katalogu výrobce TESLA) na desku plošných spojů o rozměrech 40 x 40 mm, s vývody na jedné straně. Návrh bude proveden v obou systémech.
Schéma elektrického zapojení:
Obr. 58: Schéma elektrického zapojení odporového děliče
Vlastní návrhy:
Obr. 59 a: Vlastní návrh plošného spoje v systému dělicích čar
a. strana spojů
b. strana součástek
Obr. 60 b: Vlastní návrh plošného spoje v systému spojovacích čar
a. strana spojů
b. strana součástek
Obr. 61: Ukázka výroby a označení plošného spoje
Číselnice telefonních přístrojů
Telefonní číselnice je nedílnou součástí telefonních přístrojů (KTZ), které jsou připojeny k automatickému telefonnímu spojovacímu systému. Tyto telefonní přístroje se nazývají automatické. Pomocí telefonní číselnice telefonní účastník volí příslušné telefonní číslo požadovaného účastníka a tím řídí příslušnou automatickou telefonní ústřednu, která provede spojení s požadovaným koncovým a telekomunikačním zařízením tj. spojení s požadovaným telefonním účastníkem. Tlačítkové číselnice umožňují navíc od původně používaných mechanických rotačních číselnic zkvalitnit a zrychlit vlastní volbu, využívat další služby spojené s volbou a poskytovanými službami digitálních telefonních ústředen a dalších možných komfortních služeb telefonního přístroje.
Rozdělení telefonních číselnic:
- rotační impulzní číselnice (mechanická);
- tlačítková impulzní číselnice (elektronická);
- tlačítková tónová číselnice (elektronická).
Rotační impulzní číselnici tvoří mechanický systém, kde účastník volí pomocí rotačního volícího kotouče. Vlastní číselnice se skládá z číselníku s krytkou, vratného pera, prstové zarážky, základní desky číselnice, kontaktního pérového svazku, křídlového přerušovače, převodového soukolí s odstředivým regulátorem otáček zpětného chodu, při kterém dochází k vytváření proudových impulzů číselnice.
Princip činnosti rotační číselnice po natažení volicího kotouče s příslušným číslem jeho otvoru k prstové zarážce se provede jeho uvolnění a volící kotouč se vrací do klidové polohy. Při tomto zpětném chodu dochází ve volicím obvodu telefonního přístroje vlastním impulzním kontaktem (či) ve svazku číselnice k přerušování napájecího obvodu telefonního přístroje. Toto přerušování stejnosměrného napájecího proudu tak vytváří řídicí impulzy, podle kterých se tak sestaví vlastní spojení s požadovaným telefonním účastníkem.
Rotační číselnice volí v aditivním dekadickém kódu, kde vlastní řídicí impulz se skládá z bezproudové a proudové části v poměru 3 : 2, kde bezproudová část trvá 60 ms a proudová část 40 ms. Celý jeden impulz pak trvá 100 ms s dovolenou tolerancí ±10 %. Vlastní délka tohoto impulzu se mechanicky nastavuje pomocí mechanické regulace na odstředivém regulátoru rychlosti zpětného chodu číselnice.
Při natažení a zpětném chodu volicího kotouče dochází k činnosti dalších kontaktů v pérovém svazku číselnice, a to tzv. přemosťovacího (čp) a zkratovacího kontaktu (čz). Přemosťovací kontakty zajišťují, aby mezi jednotlivými impulzovými sériemi byla časová minimální prodleva alespoň 200 ms. Zkratovací kontakty při volbě zkratují hovorový obvod, čímž ve sluchátku telefonního přístroje není slyšet jinak poslechově rušivá volba, a současně takto vytváří v obvodu volby požadovaný, co nejmenší elektrický odpor.
Obr. 62: Časový diagram rotační impulzní číselnice při volbě čísla „3“.
Obr. 63: Rotační číselnice
Tlačítková číselnice: sestává z části elektronické a z části vlastní tlačítkové klávesnice, sestávající z číslicového pole tlačítek číslic 0 až 9 a nezbytných dalších přídavných funkčních tlačítek. U více systémových telefonních přístrojů tvoří klávesnice abecedně-číslicové pole (tzv. alfa-numerická klávesnice), doplněné dalšími potřebnými funkčními tlačítky přídavných funkcí dle komfortnosti řešení daného telefonního přístroje.
Tlačítkové číselnice jsou konstruovány buď jako kompaktní celek, který se sestává z části tlačítkové klávesnice a desky plošných spojů, s příslušnými elektronickými součástkami, tvořící zapojení elektronické číselnice, včetně držáku číselnice jako celku, nebo jako dvě samostatné konstrukční části, tj. samostatné tlačítkové klávesnice a samostatné desky plošných spojů, s příslušnými elektronickými součástkami, tvořící zapojení elektronické číselnice. Obě části číselnice jsou vzájemně propojeny páskovým vodičem s konektory.
Funkční tlačítka přídavných funkcí:
- slouží k ovládání přídavných funkcí číselnice, kterými podle požadavku na telefonní přístroj;
- opakování posledně volaného čísla;
- pro uložení zvolených čísel do pamětí číselnice;
- pro automatickou volbu z paměti číselnice;
- pro volbu pulzní nebo tónové volby;
- pro vytvoření časové mezery mezi směrovými sériemi a čísly účastníků;
- pro přepojení příchozího hovoru na jinou pobočku pobočkové ústředny;
- pro urychlení spojení s označením konce volby.
Označení tlačítek pro jednotlivé funkce se u jednotlivých výrobců telefonních přístrojů v mnohých případech liší a je třeba vycházet při obsluze z příslušného manuálu, tj. návody k obsluze telefonního přístroje.
Tlačítková impulzní číselnice: jako elektronická plně nahrazuje impulzní rotační mechanickou číselnici. To znamená, že z číselnice je po stlačení příslušného tlačítka vysílána volba v dekadickém aditivním (součtovém) kódu, s požadovaným impulzním poměrem. Dochází tak k přerušování napájecího stejnosměrného obvodu od telefonní ústředny. Frekvence číselnice je 10 Hz ±1 Hz. Číselnice dále zajišťuje automatické vkládání časových mezer mezi jednotlivými impulsovými sériemi (čísly), která je 400 až 1000 ms, dále zajišťuje zkratování hovorových obvodů, a navíc umožňuje další druhy požadovaných přídavných funkcí.
Tlačítková frekvenční číselnice: na rozdíl od impulzní číselnice jsou vlastnosti frekvenční číselnice podstatně odlišné. Číselnice vysílá paralelní frekvenční kód, který je tvořen kombinací dvou stanovených kmitočtů, a to normou mezinárodně. Úlohou frekvenční číselnice je ihned vysílat, po stlačení příslušného tlačítka, dvojici kmitočtů z horní a dolní skupiny po čtyřech kmitočtech, určující tak kód, který má 16 kombinací. Vysíláním odpovídajících kmitočtů se tak podstatně zkrátí doba vlastní volby oproti volbě impulzní. Minimální doba vysílaného kmitočtu volby je 40 ms. Frekvenční číselnice umožňuje všechny druhy požadovaných přídavných funkcí.
Tlačítková číselnice pro univerzálnost telefonního přístroje s ohledem na analogové a digitální telekomunikační spojovací systémy, je přechodně řešena kombinovaně, tj. umožňuje volbu impulsní a frekvenční. Typ volby volí telefonní účastník určeným funkčním tlačítkem nebo přepínačem telefonního přístroje. Postupující digitalizace telekomunikací a jejich telekomunikačních spojovacích systémů, umožňující používat frekvenční volbu, postupně ukončí používání číselnic s impulzní volbou.
Umístění tlačítkové číselnice v telefonních automatických přístrojích má v zásadě dvojí řešení:
- Číselnice je konstrukčně umístěna do krytu korpusu telefonního přístroje, a tak nahrazuje původní umístění rotační impulzní číselnice. Vlastní číselnici v krytu telefonního přístroje dále doplňují tlačítka přídavných funkcí číselnice a další funkční tlačítka telefonního přístroje LED návěstních obvodů, zobrazovací prvky, například s displejem z tekutých krystalů a další konstrukční prvky, dle typu a provedení vlastního automatického telefonního přístroje.
- Číselnice je konstrukčně umístěna do vlastního korpusu mikrotelefonu telefonního přístroje s dalšími tlačítky přídavných funkcí číselnice. Umístění do mikrotelefonu se nejčastěji používá u bezšňůrových telefonních přístrojů.
Obr. 64: Tlačítková číselnice