CN2293161Y - 程控电话分机连接交换器 - Google Patents

Abstract

一种程控电话分机连接交换器,包括极性变换、摘机与拨号脉冲检测、电子开关、摘机供电、睡眠供电、微控制器、复位电路、DTMF解码。特征是还有桥式晶体管开关铃压发生器、恒流开关来话保持电路和呼入铃压过零检测电路。本实用新型具有如下特点:无需外接电源却能使话机在转接时响铃,停电不影响所有功能,并具有电路简单、功能齐全、体积小、成本低的优点。可用在需要一条外线连接多部分机并实现电话全自动转接的场合。

Description

程控电话分机连接交换器

本实用新型涉及一种用于电话进线与电话分机之间的连接交换装置，特别是一种由微控制器控制的程控电话连接交换器或者程控小总机。

欲使电话机的振铃电路工作响铃，一般都需要50伏(有效值)以上的交流电压(邮电电信网的标准振铃电压是25Hz、60伏)，所以现有的能使话机在来话转接或内部通话时响铃(内部振铃)的交换器都是使用市电交流电压供电，以便能由市电经变压器降压来提供内部铃流电压(一般采用50Hz、60伏)，例如市场销售的某产品(其专利申请号为96236987.X)即属此类。这样一来，不但增加了机器的体积和成本，而且一旦停电即失去了产品的主要功能(只有进线直通的某个分机可使用电话)。若不用市电供电，在转接或内部通话时又难于产生能使话机响铃的内部振铃电压。所以，现有的不用交流电供电的转接器，只能在各分机线路上外接一个压电陶瓷蜂鸣器来代替话机响铃。若不用市电供电，甚至不用外接电源，要实现在来话转接或内部通话时分机话机直接响铃，是一个较难解决的技术问题。

本实用新型的目的在于解决如上技术难题、避免现有技术的不足，提供一种无需外接电源就能使分机电话机在转接或内部通话时直接响铃的，从而具有成本低、体积小、停电不影响产品的所有功能的电话分机全自动连接交换器。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：本实用新型包括极性变换(桥式整流)电路1、摘机与拨号脉冲检测电路2、光隔离电子开关4、摘机供电电路5、睡眠供电电路6、微控制器7、复位电路8、双音频解码电路9等组成，还采用了由晶体三极管组成的含有四个桥臂的桥式晶体管开关铃压发生器3来产生内部振铃电压，从而使话机能在来话转接或内部通话时直接响铃。组成桥式晶体管开关的每个晶体管可采用单只三极管，也可采用两只或多只三极管复合而成。铃压发生器3产生的内部振铃电压是高于50Hz的方波交流电压。铃压发生器3的两个输出节点，直接与电子开关4及话机线路连接或者通过继电器的常闭触点再与电子开关4及话机线路连接：当采用前种方式连接时，电话呼入时的话机响铃采用微控制器7结合呼入铃压过零检测电路11，在呼入振铃电压过零时刻变换铃压发生器3的导通桥臂来实现，从而把外线送来的、经过极性变换电路1整流之后变成的脉动直流铃压，再变换还原为25Hz的交流铃压，使外线呼入时话机能响铃；当采用后种方式连接时，电话呼入时的话机响铃由呼入铃流驱动继电器的常开触点将分机电路转换至电话进线来实现，即当呼入铃流到来时，继电器吸合，常开触点将话机转换至电话进线，从而实现呼入电话的响铃。采用恒流开关来话保持电路10在转接来话时保留呼入电话。桥式晶体管开关铃压发生器3由四个晶体管开关构成含有四个桥臂、四个节点和一个控制输入端的桥式晶体管开关电路，并由一个晶体管开关与二极管、电容构成电源退耦电路；桥式晶体管开关电路中，一个节点与极性变换电路1的正输出脚相连接，构成该节点的两个相邻桥臂晶体管T3、T5是反相导通的；另一个节点与“地”(公共端)相连接，构成该节点的两个相邻桥臂晶体管T4、T6也是反相导通的；剩下的两个节点为输出节点JA与JB；两个相对桥臂晶体管T3、T6是同相导通且是常通的，另两个相对桥臂晶体管T4、T5则为常断的；构成输出节点JB的两个桥臂晶体管T5、T6的基极分别通过一个电阻与另一个输出节点JA相连接，其中常通的那只晶体管T6的基极电阻上并联一个电容，发射极可以接“地”或通过一个齐纳二极管接“地”；构成输出节点JA的一只常通晶体管T3的基极通过一个电阻与节点JB相连接、并通过一个电容与控制输入端相连，一只常断晶体管T4的基极则通过一个电阻与控制输入端相连；控制输入端与微控制器7的一个输出脚相连；在电源退耦电路中，开关晶体管T2的基极通过一个电阻与微控制器7的一个输出脚相连，集电极通过一个电容与极性变换电路1的正输出相连，集电极与发射极之间反向并联一个二极管。呼入铃压过零检测电路11中，微控制器7的一个输入脚通过一个电阻接于电话进线的一端。呼入铃流驱动继电器的吸合线圈两端并联一个二极管，线圈的一端通过一个电阻与驱动三极管T8的集电极相连，线圈另一端与第二个桥式整流电路B5的正输出相连，第二个桥式整流的负输出与驱动三极管T8的发射极相连，桥式整流的输入(AC)端与电话进线相连，桥式整流的正、负输出端并联一个电容，驱动三极管T8的基极通过一个电阻与光电耦合器的输出晶体管发射极及一个电容的正极相连，该电容负极接T8的发射极；光电耦合器输出晶体管的集电极与桥式整流的正输出相连，光电耦合器的输入发光二极管两端反向并联一个二极管，其中一端与电话进线一端相连，另一端通过串联的一个电阻、一个电容与电话进线的另一端相连。恒流开关来话保持电路10中，三极管的集电极与极性变换电路1的正输出脚相连，发射极与“地”相连，并通过一个电阻与极性变换电路1的负输出脚及一个齐纳二极管的正极相连，齐纳二极管的负极与三极管基极相连，三极管的基极通过一个电阻与微控制器7的一个输出脚相连。

本实用新型下面将结合附图(实施例)作进一步的祥述：

图1为本实用新型实施例1的原理方框图。

图2为本实用新型实施例1的电路原理图。

图3为本实用新型实施例2的电路原理图。

图1中：本实用新型由极性变换(桥式整流)电路1、摘机与拨号脉冲检测电路2、桥式晶体管开关铃压发生器3、光隔离电子开关4、摘机供电电路5、睡眠供电电路6、微控制器7、复位电路8、双音频解码电路9、恒流开关来话保持电路10、呼入铃压过零检测电路11等组成。

参照图1、图2、图3，铃压发生器3由三极管T3～T6、电阻R3～R6、电容C2～C3等组成一种互补晶体管桥式开关，并由三极管T2、二极管D1、电容C1和电阻R19组成电源退耦电路，在铃压发生器工作时接通电容C1以实现电源退耦。在任一时刻，若一对相对的桥臂导通则另一对相对的桥臂就关断，其中三极管T4、T5是一对常断桥臂，T3、T6是一对常通桥臂。在非振铃期间，常断桥臂T5、T6截止关断，而常通桥臂T3、T6导通，话机得到的是外线直流馈电。需要内部振铃时，微控制器IC2的一个输出脚17脚通过电阻R4去控制T4的基极，可使桥式开关电路的两对桥臂轮流导通，从而将电话线送来的直流馈电转换为峰峰值电压等于馈电电压两倍(可达±30伏以上)的高频(可选择50～3000Hz)方波电压，在T3-T4的集电极节点JA(铃压发生器3的一个输出端)与T5-T6的集电极节点JB(铃压发生器3的另一个输出端)之间输出，使连接与此间的电话机响铃。由于内部振铃电压是高频方波，可大大减小铃流在电话机的振铃电路隔直流输入电容上的压降，所以即使内部振铃电压(峰峰值)只有电话线馈电电压的两倍，只相当于标准振铃电压峰峰值的三分之一，但也足以使电话机响铃了。

恒流开关来话保持电路10由三极管T1、齐纳二极管Z1、电阻R1～R2等组成，该恒流源能提供保持来话不致挂断所需的电流。本实用新型的保持外线电流是恒定的电流，然而恒流三极管T1的集电极电流则不一定是恒流的，这是与普通恒流源的重要区别。因为T1的射极电阻R1上的电流(等于外线电流)是由Z1提供的基极基准电压、射极电阻R1以及T1的发射结正向电压三者共同决定的恒定电流，而振铃电流将通过电阻R1，并在R1的电流负反馈作用下，在出现振铃电流时恒流源T1的集电极电流会自动减少一个相当于振铃电流大小的数值，即分机振铃所需的电流是从T1集电极电流中分出，从而保持外线电流恒定。这样，在来话转接时就不致因既需要保持电流又需要振铃电流而使外线电流太大、馈电电压降落太多，从而既保证了有效保持外线又能有足够的外线馈电电源电压使铃压发生器3能产生足以使话机响铃的内部振铃电压。

解决了内部振铃的话机响铃问题，却带来一个外线呼入时如何使话机响铃的新问题。因为连接于铃压发生器3的两个输出端的话机，得到的是经过极性变换电路1(由整流桥B1组成)整流之后的直流电压，即使在呼入振铃时也只不过是脉动直流电压，无法驱动话机响铃，必须将其再变换为交流电压或将话机在外线呼入振铃时接至外线才行。可采用实施例1或者实施例2的方法来解决这个问题：

①实施例1(图2)的方法中，分机线路中各分机公共线直接接于铃压发生器3的输出端JA，各分机的另一条线(分别通过各自的光隔离电子开关后)接于铃压发生器3的另一输出端JB。本实施例采用过零检测变换技术，即由微控制器IC2对外线铃压的过零时刻进行检测，并在此时刻控制铃压发生器3的两对桥臂轮流导通，从而实现脉动直流电压到交流电压的变换，使话机能得到外线送来的交流振铃电压而响铃。其中过零检测电路11由电阻R18与IC2的一个输入脚18脚组成。

②实施例2(图3)的方法中，分机线路中各分机公共线通过继电器J的一组常闭触点接于铃压发生器的输出端JA，各分机的另一条线(分别通过各自的光隔离电子开关后)经过继电器J的另一组常闭触点再接于铃压发生器的输出端JB。本实施例采用了由第二个整流电路B5、三极管T8、光电耦合器O4、二极管D6～D7、电容C12～C14、电阻R20～R22及继电器J等组成的呼入铃流驱动继电器转换分机线路来代替实施例1的过零检测变换技术。在呼入铃流到来时，经B5整流的脉动直流电经过C12的平滑滤波后，给该电路提供高于平时馈电电压的电源，而C14、R21则将外线的铃流耦合至光电耦合器O4的输入端1、2脚，使其输出晶体管3、4脚导通，B5正输出通过O4的4-3脚向C13快速充电，并使驱动三极管T8在R20提供的基极电流下导通，继电器J吸合，话机通过继电器的常开触点接向电话进线而响铃。而无论是分机摘机还是呼入电话挂机或是在铃声间歇期，外线停送铃流将使O4的1、2脚无电流，4-3脚截止关断，电容C13上的电压通过R20、T8的发射结很快放完电后，T8也截止关断，继电器J释放，另外，分机摘机还使外线电压降低，继电器不够吸合电压也立即释放，这都使分机线路恢复至通过继电器的常闭触点与铃流发生器3的输出端JA、JB连接，以便微控制器能检测到分机摘机。

复位电路8由C11、R12～R14、D3～D4组成。当外线呼入铃压使整流电路B1的输出电压先升至峰值再下降时，或者分机摘机时，或者外线出现并机窃用时，均有负跳变电压产生，此负跳变电压通过C11、R12的耦合，使IC2的复位脚4脚出现一个负脉冲而复位，从而使IC2退出睡眠状态而工作。复位后，微控制器IC2的9脚输出高电平通过D3使微控制器IC2的4脚钳位在高电平，保证微控制器不致产生误复位而能可靠工作，其中D4对微控制器的4脚起保护作用，R14隔离IC1的输出脚14脚，使IC2的9脚的电平不受其影响。而分机挂机后，IC2的9脚先恢复输出低电平以保证其4脚能接受负的复位脉冲，然后进入睡眠状态，等待下一次复位工作。三极管T7、齐纳二极管Z3、电阻R7等组成微控制器IC2的睡眠供电电路6。

摘机及脉冲拨号检测电路2由齐纳二极管Z2、电阻R11及微控制器IC2的一个输入脚1脚组成。当分机摘机时，流过铃压发生器的常通晶体管T3、T6的话机电流在T6的发射极经由Z2下“地”并在Z2上获得的电压一方面通过摘机供电电路5(由二极管D2组成)向微控制器IC2供电，另一方面通过R11送至IC2的1脚进行摘机检测与脉冲拨号计数(当分机采用脉冲拨号时)。如果分机采用双音频拨号，则由双音频解码电路9(由集成块IC1、电阻R15～R17、二极管D5以及电容C7～C10组成)解码得到的拨号号码数据通过IC1的11～14脚送至IC2的6～9脚。在双音频解码电路9中，D5与C9组成IC1的供电滤波电路，双音频信号由C10、R16、R17输入至IC1的2脚进行解码。石英晶体CRY、电容C5～C6以及微控制器IC2的15～16脚组成时钟振荡电路，一方面产生微控制器IC2的工作时钟，另一方面通过C7将IC2的15脚输出的时钟信号送至IC1的7脚使双音频解码电路IC1获得所需的时钟信号而工作。

光隔离电子开关4由整流桥B2～B4、光电耦合器O1～O3等组成：其中B2和O1组成一路分机的通断开关，B3和O2以及B4和O3则组成另两路分机的通断开关。由微控制器IC2的11～13脚分别通过电阻R8～R10实现对各路电子开关进行控制，以实现通话保密、来话转移、三方通话和内部通话等功能所需的对各路分机的通断控制。

当有话机在外线并机窃用线路时，外线电压下降，从而使IC2产生复位，退出睡眠状态而工作。此后IC2通过其6脚输出一定频率(300～2000Hz)的方波使T1、T2不断导通和截止，从而产生强烈的干扰信号，使窃用线路的话机无法正常拨号和通话，起到防止线路被窃用的目的。

还需说明的是，若换用更多I/O脚的微控制器，本实用新型还可实现对多于三路分机的控制，而不一定局限于本实施例1中的三路分机。或者，在实施例2中增加一路光隔离电子开关由IC2多出的一个18脚进行控制，即可实现连接1～4路分机。另外，若不使用微控制器控制而改用数字电路产生一定频率的脉冲去控制桥式晶体管开关铃压发生器3，同样能实现本实用新型的目的，只是在某些产品功能方面可能有所差别。这方面的实施例就不一一列举了。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：无需外接电源却能使分机电话机在来话转接或内部通话时响铃，因而停电不影响产品的功能，而且电路简洁合理、设计巧妙，功能齐全，体积小、成本低，安装使用方便，可适合各种需要一条外线连接多部分机并要求自动转接的使用场合。

Claims (8)

1.一种程控电话分机连接交换器，包括极性变换(桥式整流)电路1、摘机与拨号脉冲检测电路2、光隔离电子开关4、摘机供电电路5、睡眠供电电路6、微控制器7、复位电路8、双音频解码电路9等组成，其特征在于：采用由晶体三极管组成的含有四个桥臂的桥式晶体管开关铃压发生器3来产生内部振铃电压，晶体管开关的每个晶体管可采用单只三极管，也可采用两只或多只三极管复合而成。

2.根据权利要求1所述的程控电话分机连接交换器，其特征在于：铃压发生器3产生的内部振铃电压是高于50Hz的方波交流电压。

3.根据权利要求1、2所述的程控电话分机连接交换器，其特征在于：铃压发生器3的两个输出节点，直接与电子开关4及话机线路连接或者通过继电器的常闭触点再与电子开关4及话机线路连接；当采用前种方式连接时，电话呼入时的话机响铃采用微控制器7结合呼入铃压过零检测电路11，在呼入振铃电压过零时刻变换铃压发生器3的导通桥臂来实现；当采用后种方式连接时，电话呼入时的话机响铃由呼入铃流驱动继电器的常开触点将分机线路转换至电话进线来实现。

4.根据权利要求1、2所述的程控电话分机连接交换器，其特征在于：采用恒流开关来话保持电路10在转接来话时保留呼入电话。

5.根据权利要求1、2所述的程控电话分机连接交换器，其特征在于：桥式晶体管开关铃压发生器3由四个晶体管开关构成含有四个桥臂、四个节点和一个控制输入端的桥式晶体管开关电路，并由一个晶体管开关与二极管、电容构成电源退耦电路；桥式晶体管开关电路中，一个节点与极性变换电路1的正输出脚相连接，构成该节点的两个相邻桥臂晶体管T3、T5是反相导通的；另一个节点与“地”(公共端)相连接，构成该节点的两个相邻桥臂晶体管T4、T6也是反相导通的；剩下的两个节点为输出节点JA与JB；两个相对桥臂晶体管T3、T6是同相导通且是常通的，另两个相对桥臂晶体管T4、T5则为常断的；构成输出节点JB的两个桥臂晶体管T5、T6的基极分别通过一个电阻与另一个输出节点JA相连接，其中常通的那只晶体管T6的基极电阻上并联一个电容，发射极可以接“地”或通过一个齐纳二极管接“地”；构成输出节点JA的一只常通晶体管T3的基极通过一个电阻与节点JB相连接、并通过一个电容与控制输入端相连，一只常断晶体管T4的基极通过一个电阻与控制输入端相连；控制输入端与微控制器7的一个输出脚相连；在电源退耦电路中，开关晶体管T2的基极通过一个电阻与微控制器7的一个输出脚相连，集电极通过一个电容与极性变换电路1的正输出相连，集电极与发射极之间反向并联一个二极管。

6.根据权利要求3所述的程控电话分机连接交换器，其特征在于：呼入铃压过零检测电路11中，微控制器7的一个输入脚通过一个电阻接于电话进线的一端。

7.根据权利要求3所述的程控电话分机连接交换器，其特征在于：呼入铃流驱动继电器的吸合线圈两端并联一个二极管，线圈的一端通过一个电阻与驱动三极管T8的集电极相连，线圈另一端与第二个桥式整流电路B5的正输出相连，第二个桥式整流的负输出与驱动三极管T8的发射极相连，桥式整流的输入(AC)端与电话进线相连，桥式整流的正、负输出端并联一个电容；驱动三极管T8的基极通过一个电阻与光电耦合器的输出晶体管发射极及一个电容的正极相连，该电容负极接T8的发射极，光电耦合器输出晶体管的集电极与桥式整流的正输出相连，光电耦合器的输入发光二极管两端反向并联一个二极管，其中一端与电话进线一端相连，另一端通过串联的一个电阻、一个电容与电话进线的另一端相连。

8.根据权利要求4所述的程控电话分机连接交换器，其特征在于：恒流开关来话保持电路10中，三极管的集电极与极性变换电路1的正输出脚相连，发射极与“地”相连，并通过一个电阻与极性变换电路1的负输出脚及一个齐纳二极管的正极相连，齐纳二极管的负极与三极管基极相连，二极管的基极通过一个电阻与微控制器7的一个输出脚相连。

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