Принцип работы и синхронизация импульсов в дисковом номеронабирателе телефона

Дисковый номеронабиратель является классическим примером электромеханического устройства, преобразующего механическое действие в цифровую последовательность электрических сигналов. Его конструкция, представленная на Рис. 2.2а, включает диск с десятью равномерно расположенными отверстиями и стопором для пальца, что позволяет пользователю точно задавать угол предварительного поворота. Именно этот угол, соответствующий набираемой цифре (от 1 до 0, где 0 соответствует десяти импульсам), определяет, насколько сильно закрутится возвратная пружина механизма. После того как пользователь отпускает диск, пружина начинает возвращать его в исходное положение с строго постоянной скоростью, которая регулируется специальным центробежным регулятором внутри устройства.

Возвратное движение диска приводит в действие кулачковый механизм, который механически связан с осью номеронабирателя. Вращающийся кулачок периодически замыкает и размыкает импульсные контакты (S3), показанные на Рис. 2.2а. Важно отметить, что размыкание цепи шлейфа происходит только при обратном ходе диска, в то время как при прямом (ручном) повороте цепь остается замкнутой. Каждое размыкание контактов S3 вызывает прерывание тока шлейфа, величина которого обычно составляет от 20 до 120 мА. Таким образом, формируется серия импульсов тока, где количество импульсов напрямую соответствует набираемой цифре.

Синхронизация генерируемых импульсов была критически важна для работы электромеханических автоматических телефонных станций (АТС). Инерционность механических реле и искателей устанавливала верхний предел скорости их срабатывания, который составил примерно 10 операций в секунду. Соответственно, дисковые номеронабиратели были разработаны для генерации импульсов с номинальной частотой 10 импульсов в секунду (Гц). Это означает, что общая длительность одного импульсного цикла (период) составляет 100 миллисекунд (мс). Номинальное соотношение времени между разомкнутым и замкнутым состоянием контактов, известное как коэффициент размыкания, было стандартизировано.

На Рис. 2.2б представлены графики, детально иллюстрирующие временные соотношения импульсов. Стандартом для телефонных систем США стало соотношение 60/40: цепь разомкнута в течение 60 мс (интервал прерывания), а замкнута – 40 мс (интервал замыкания). В ряде других стран это соотношение может отличаться, достигая примерно 67%. Помимо длительности самих импульсов, критическое значение для корректного распознавания цифр оборудованием АТС имеет межцифровой интервал – пауза между сериями импульсов, соответствующими разным цифрам. Номинальная длительность этого интервала, как видно на графиках Рис. 2.2б, составляет 700 мс, что позволяет системе однозначно определить окончание одной цифры и начало следующей.

Распознавание импульсов оборудованием районной АТС является нетривиальной задачей из-за искажения их формы при передаче по линии связи. Витая пара, соединяющая аппарат со станцией, обладает распределенными электрическими параметрами: примерно 0.07 мкФ шунтирующей емкости, 1.0 мГн последовательной индуктивности и 42 Ом активного сопротивления на каждые 1.5 км длины. Эти паразитные параметры приводят к сглаживанию фронтов импульса, превращая идеальные прямоугольные сигналы в искривленные трапецеидальные формы. Схемы распознавания на АТС должны быть устойчивы к этим искажениям и надежно отличать импульсы в рамках одной серии от более длительного межцифрового интервала, обеспечивая точную установку соединения.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Бигелоу С.Д., Карр Д.Д., Виндер С..

Источник: Энциклопедия телефонной электроники.

Данные публикации будут полезны студентам и специалистам в области телекоммуникаций и сетевых технологий, инженерам, изучающим принципы передачи данных, а также всем, кто интересуется историей и эволюцией модемной связи и базовыми сетевыми протоколами.