Od dawna interesowało mnie to, w jaki sposób w zwykłym telefonie uzyskuje się dwustronną łączność używając tylko dwóch drutów. W najprostszym przypadku trzeba użyć co najmniej trzech: masy, sygnał w jedną stronę (od mojego mikrofonu do głośnika drugiej stacji) i sygnał w drugą stronę (od mikrofonu drugiej stacji do mojego głośnika). Oba kable sygnałowe przesyłają różne sygnały i nie można ich połączyć.
Podstawą układu wyjściowego był schemat zwykłego aparatu telefonicznego. W zasadzie kluczową rolę odgrywa magiczne połączenie rezystorów R2-R4 słuchawki i mikrofonu węglowego. Takie połączenie tworzy układ antylokalny, tzn. że to co mówimy do mikrofonu nie słychać w naszej słuchawce, tylko u korespondenta. W telefonach ten układ jest zazwyczaj bardziej skomplikowany - zamiast rezystorów stosuje się impedancje (kondensatory, transformatory), aby zrównoważyć mostek utworzony z tych elementów i linii. Ponieważ parametry linii zależą od jej długości, układ taki tłumi sygnał lokalny tylko do pewnego poziomu. Elementy są dobrane dla unormowanej linii o impedancji 600 Ω.
Do eksperymentów użyłem starych słuchawek telefonicznych (fachowo - mikrotelefonów). Moje pierwsze działania polegały na tym, że uprościłem do minimum układ antylokalny dając w mostek rezystory po 680 Ω, połączyłem w szereg drugi taki układ oraz źródło napięcia stałego (4,5V do 24V). W efekcie uzyskałem super zabawkę edukacyjną, czyli przyjemne z pożytecznym. Trzymając jedną słuchawkę przy lewym uchu, a drugą przy prawym, dmuchałem na zmianę w mikrofony. Głos z przeciwnej słuchawki był silniejszy niż z tej, do której dmuchałem. Następnie próby przeprowadziłem z rodzicami - znacznie lepszy efekt, gdy nie słyszę samego siebie.
Po kilku latach zmieniło się położenie geograficzne mojej rodziny, a także mojego
kolegi. Zamieszkaliśmy w sąsiednich domkach. Postanowiłem zrobić telefon między
nami. Ponieważ drutu nigdy nie miałem w nadmiarze, a potrzebne było około 30 metrów
w linii sznurka,
wymyśliłem dodatkowy układ przywoławczy, który wykorzystywał 2 żyły (2*30m=60m). Wkrótce
sprowadził się jeszcze jeden kolega dom dalej i znów musiałem główkować.
Wymyśliłem, że najprościej będzie poprowadzić trzy żyły pomiędzy telefonami.
Oto rozwiązanie - schemat (GIF, 17kB)
Ten układ wymaga trzech żył, ale za to jest super prosty! Spełnia wszystkie powyższe wymagania. Pewną niedogodnością jest konieczność zasilania każdego telefonu z własnego źródła, lecz energia nie jest czerpana w stanie spoczynku. Jeżeli np. ja chcę zadzwonić, to muszę mieć włączone zasilanie. W tym czasie druga osoba nie musi (choć może) mieć włączone zasilanie. Do zasilania używam zasilaczy sieciowych, które się włącza przed rozmową i wyłącza po, przy czym osoba odbierająca nie włącza (nie ma potrzeby). Nie próbowałem podłączyć baterii, aby podwyższyć komfort obsługi i zredukować ilość przewodów. Z prób wynika, że napięcie niższe niż 12V powoduje znaczne obniżenie głośności. Pobór prądu podczas rozmowy to kilka mA.
W czasie spoczynku przełączniki W1 i W2 są w pozycji "wyciśnięte"
jak na schemacie. Zasilanie jest odcięte,
a linie tel 2, tel 3 podłączone poprzez diody prostownicze
D1, D2 i LED D3, D4 do BUZZERA.
Jeżeli chcemy zadzwonić do osoby podłączonej do linii tel 2, wciskamy
W2. Powoduje to podanie napięcia +12V poprzez R1-680Ω na linię
tel 2. U osoby, do której dzwonimy, obwód zamyka się poprzez
odpowiednią diodę prostowniczą, LED i BUZZER, który wydaje dźwięk (pisk)
przywoławczy. Dzięki zastosowaniu LED-ów łatwo jest zidentyfikować kto dzwoni.
Napięcie z naszego źródła podawane jest również na nasz mikrotelefon.
Nie jest ono jednak stałe, lecz zmodulowane z powodu impulsowego poboru
prądu przez BUZZER w drugim telefonie. Jest to sygnalizacja poprawności
działania układu przywoławczego (dzwonka).
Osoba odbierająca wciska odpowiedni przełącznik: jeśli świeci D3 to
wciska W1, a jeśli świeci D4 to wciska W2.
Po przełączeniu oba mikrotelefony są połączone równolegle, zasilanie
jest podawane na linię (równolegle) przez rezystor R1, a korespondenci
słyszą się nawzajem. W każdej chwili układ przywoławczy jest gotowy zasygnalizować
chęć rozmowy trzeciej osoby. Wciśnięcie drugiego przełącznika dołącza równolegle
kolejny mikrotelefon. Wtedy wszystkie mikrotelefony pracują na wspólne obciążenie
i każdy każdego słyszy.
Po zakończeniu rozmowy obaj korespondenci wyciskają odpowiednie przełączniki
powracając do stanu spoczynkowego układu.
Kondensator C1 wygładza napięcie z zasilacza, który mógłby być źródłem
przydźwięku sieciowego.
Niewiele urządzeń elektronicznych udaje mi się doprowadzić do takiej postaci jak
ten telefon. Największym problemem (nie tylko moim) jest część mechaniczna - obudowa.
Do jej przygotowania musimy zgromadzić przedmioty:
- 3 obudowy plastikowe - ze sklepu, około 2,5 zł
- wiertarkę + wiertła - głównie 3mm, 5mm i 8-10mm
- pilnik iglak okrągły
- klej typu butapren (pronikol) lub "sekundowy"
- isostaty z klawiszami (najprościej okrągłymi), gniazdko zasilania i resztę elektroniki
Najpierw wywiercamy otwory:
- 12mm: przyciski isostatów (można wywiercić cieńszym wiertłem, a następnie powiększyć nożyczkami)
- 3mm: brzęczyk piezo, LEDy i kanał w obudowie dla śruby do skręcenia
- 4mm: wyprowadzenia kabli
- gniazdo zasilania - średnica zależna od typu (ja użyłem NZZ)
Następnie pilnikiem obrabiamy krawędzie otworów. Trzeba jeszcze obmyślić
montaż isostatu. Ja dałem dwa małe kątowniczki, które przykleiłem do spodniej części
obudowy. Przyklejamy ledy i buzzer do przedniej ścianki obudowy. UWAGA: buzzer ma
centrycznie mały otworek, który musi się pokryć z otworem w obudowie.
Teraz można już przystąpić do tego, co tygrysy lubią najbardziej, czyli
lutowania układu. Elementów jest tak mało, że postanowiłem zrobić "pajączka".
Dotyczy to również połączeń w mikrotelefonie (3 rezystory, mikrofon, słuchawka)
Nie robiłem gniazdek dla słuchawki i linii, ponieważ mi się nie chciało.
Poprowadziłem kable bezpośrednio z pudełka, przy czym w środku zrobiłem
węzełki, aby ich nie wyrywać. Dodatkowo szeregowo z zasilaniem dałem diodę prostowniczą,
aby przypadkowo odwrotnie podłączone zasilanie nie zakłóciło pracy urządzeń.
Więcej szczegółów (JPG, 35kB)
Układ w takiej postaci pracuje bezawaryjnie od 3 lat. Nigdy nie musiałem nic poprawiać ani przerabiać. Do połączenia użyłem w sumie około 300mb drutu miedzianego w izolacji (zielonej). Aby zrobić dwa trzyżyłowe kable pociąłem drut na 6 odcinków po 50mb. Każdą trójkę z jednej strony przywiązałem do płotu, a z drugiej zakręciłem w wiertarce. Po chwili miałem gotowe dwie skrętki 3-żyłowe.
2001.01.07 
