Телефонный звонок: принцип работы, устройство и сигнал вызова АТС

Инициация вызова и назначение звонка. После того как входящий вызов поступает на районную АТС, обслуживающую абонентскую линию связи вызываемого абонента, станция отправляет на его номер специальный сигнал оповещения. Этот сигнал информирует абонента о поступившем вызове, требующем ответа. Процесс подачи данного оповещающего сигнала, как и сам сигнал, исторически получил название «звонок». Основная задача этого механизма — привлечь внимание пользователя и побудить его к ответным действиям, обеспечивая тем самым функционирование всей системы связи.

Экономическая необходимость эффективного оповещения. Для любой телефонной компании крайне важно, чтобы вызываемый абонент отвечал на вызов максимально быстро. Этот фактор имеет прямую экономическую подоплеку. В течение всего времени подачи сигнала вызова, когда телефонный аппарат звонит, дорогостоящее коммутационное оборудование общего контроля на АТС, включая средства междугородней связи, остается заблокированным. Пока это оборудование генерирует вызывные сигналы, оно не может обрабатывать другие входящие звонки. Следовательно, система оповещения должна быть настойчивой, срочной и достаточно громкой, чтобы сигнал был слышен на значительном расстоянии, например, даже вне жилого дома.

Конструкция традиционного электрического звонка. Классические металлические чашечки электрического звонка с шарнирно закрепленными якорями идеально соответствуют предъявляемым требованиям по громкости и надежности. В качестве исторического факта стоит отметить, что данное изобретение было запатентовано еще в 1878 году Томасом А. Уотсоном, известным как ассистент Александра Белла. Конструкция и принципиальная схема типичного телефонного звонка подробно представлены на рис. 2.11. Основными компонентами являются шарнирно закрепленный якорь электромагнита, два электромагнита на основе катушек, намотанных на сердечники, и молоточек, ударяющий по колокольчикам.

Принцип действия и роль электромагнитов. Принцип действия звонка основан на взаимодействии магнитных полей. Два электромагнита, образованные катушками, намотанными на железные сердечники, поочередно притягивают и отталкивают противоположные концы якоря при подаче на обмотки переменного напряжения. Это колебательное движение якоря приводит в действие молоточек, который попеременно бьет по двум колокольчикам или чашечкам, генерируя характерный звук. Переменное магнитное поле, создаваемое током в катушках, взаимодействует с полем постоянных магнитов, что и вызывает непрерывные колебания поворотного якоря.

Конфигурация обмоток и сердечника. Обмотки электромагнитов наматываются специальным образом, чтобы обеспечить противоположно направленное намагничивание на каждом из полюсов Ш-образной конструкции сердечника. Такая конфигурация необходима для создания попеременных сил притяжения и отталкивания, которые раскачивают якорь. Аналогично принципу, используемому в телефонном капсюле, постоянный магнит здесь выполняет критически важную функцию, задавая опорное магнитное смещение для якоря. Благодаря этому якорь попеременно притягивается то к одному, то к другому полюсу под воздействием переменного магнитного потока, создаваемого током в обмотках.

Функция постоянного магнита и регулировка громкости. Наличие постоянного магнита не только задает смещение, но и существенно усиливает звук. Его магнитный поток ускоряет движение якоря при приближении к любому из полюсов, благодаря чему молоточек наносит более сильные удары по чашечкам и производит более громкий звук. Для адаптации устройства к различным условиям эксплуатации во многих телефонных аппаратах предусмотрена механическая регулировка, позволяющая пользователю настраивать громкость звонка в соответствии с личными предпочтениями или уровнем внешнего шума.

Электрическая схема и параметры вызывного сигнала. Упрощенная принципиальная схема цепи звонка представлена на рис. 2.11б. В данной схеме VR представляет собой звонковое напряжение, поступающее непосредственно с АТС. В США, например, стандартом является напряжение величиной около 90В среднеквадратического (эффективного) значения, при этом частота сигнала может варьироваться в диапазоне от 16 до 60 Гц. Именно это переменное напряжение вызывает протекание тока, который приводит весь механизм звонка в действие и обеспечивает генерацию звука.

Роль конденсатора в цепи звонка. В электрической цепи звонка последовательно с обмотками установлен конденсатор (С). Его ключевая функция заключается в том, чтобы беспрепятственно пропускать переменный ток вызывного сигнала, одновременно блокируя протекание постоянного тока от станционной батареи. Параметры индуктивности обмоток катушки и емкости этого конденсатора рассчитываются таким образом, чтобы цепь вызывного сигнала представляла высокое комплексное сопротивление для сигналов речевого диапазона частот, предотвращая их прохождение в эту цепь и возможные искажения.

Изоляция цепей во время ожидания. Важной особенностью работы цепи является ее изоляция от остальных компонентов телефонного аппарата в режиме ожидания. Когда телефонная трубка лежит на рычагах (положенном состоянии), контакты этих рычагов разомкнуты. Это физически разрывает цепь и предотвращает поступление высоковольтного напряжения сигнала вызова в чувствительные цепи микрофона и телефона, защищая их от повреждения и обеспечивая корректное функционирование аппарата только в нужном режиме.

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.