В системе телефонной связи к аппаратуре передачи речи относятся электроакустические преобразователи и вспомогательные устройства. Электроакустические преобразователи осуществляют преобразование электрической энергии в звуковую и наоборот.
Телефон - осуществляет преобразование электрической энергии в звуковую, предназначен для работы в условиях нагрузки на ухо человека. Микрофон - преобразует звуковые колебания в электрические. Устройства, сочетающие функции телефона и микрофона, называют обратимыми. Устройства, требующие для своей работы источник питания, называют активными.
Принцип действия электромагнитного телефона основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых постоянным магнитом (Ф0) и электромагнитом (Ф»). Под действием результирующего (суммарного) потока мембрана телефона совершает колебательные движение, совпадающее с изменениями электрического тока, поступающего в обмотку электромагнита.
Рис. 8.2. Устройство электромагнитного телефона
Основными элементами телефона (Рис. 8.2) являются: постоянный магнит, электромагнит, состоящий из двух обмоток с сердечниками, и мембрана.
В телефонных аппаратах применяются так называемые капсюльные телефоны, размещаемые в микротелефонных трубках. Конструктивное исполнение их может быть различным.
В покое, т.е. при отсутствии тока в обмотках электромагнита, мембрана притянута к сердечникам под действием потока, создаваемого постоянным магнитом, имеет небольшой прогиб в сторону сердечников и неподвижна. Появление переменного электрического тока в обмотках электромагнита создает в сердечнике дополнительный переменный магнитный поток, имеющий направление совпадающее, либо противоположное направлению потока, создаваемого постоянным магнитом (Рис. 8.3). В результате мембрана будет совершать колебательные движения, соответствующие изменению величины тока. Колебательные движения мембраны создают распространяющиеся колебательные движения частиц воздуха, воспринимающиеся ухом человека как звук.
Рис. 8.3. Графики, поясняющие работу электромагнитного телефона: а - поток постоянного магнита; б - изменение тока в обмотках; в - изменение потока электромагнита; г - суммарный магнитный поток
Угольный микрофон - необратимый активный акустоэлектрический преобразователь. Принцип действия основан на свойстве угольного порошка изменять сопротивление электрическому току в зависимости от его плотности, изменяющейся под действием звуковых колебаний воздушной среды. Устройство угольного микрофона и схема его включения в электрическую цепь показаны на Рис. 8.4. Основными элементами микрофона являются подвижный и неподвижный электроды, подключенные к электрической цепи, и угольный порошок, заполняющий пространство между электродами. Подвижный электрод жестко связан с мембраной, воспринимающей колебания окружающего слоя воздуха. Элементы микрофона помещены в общий корпус, изготовленный из токонепроводящего материала. Звуковые колебания воздуха приводят к соответствующим колебаниям мембраны. Вместе с мембраной колеблется, совершая горизонтальные движения, подвижный электрод, изменяющий плотность угольного порошка. При увеличении плотности порошка его сопротивление электрическому току уменьшается, а при уменьшении - увеличивается. Следовательно, ток в цепи будет изменяться прямо пропорционально изменению звукового давления (Рис. 8.5).
Рис. 8.4. Устройство и схема включения угольного микрофона
Рис. 8.5. Графики изменения звукового давления (а), сопротивления угольного порошка (б) и тока (в) в цепи
При отсутствии звуковых колебаний (P=0) мембрана находится в состоянии покоя, сопротивление порошка не изменяется, а в цепи микрофона протекает неизменяющийся ток I. С появлением звуковых колебаний, т.е. началом изменения звукового давления (с момента t1, ток начинает изменяться по закону изменения давления.
К вспомогательным устройствам относятся вызывные приборы, предназначенные для приема сигналов вызова: звонок, зуммер и др. Вспомогательным, но обязательным является также устройство для передачи адресной информации, называемое номеронабирателем. Номеронабиратели бывают дисковые и тастатурные (кнопочные). Принцип их работы рассматривается ниже в подразделе 8.1.8 "Телефонная сигнализация".
Все элементы аппаратуры передачи речи конструктивно объединяются в прибор, называемый телефонным аппаратом (ТА). Структурная схема ТА приведена на Рис. 8.6.
Рис. 8.6. Структурная схема телефонного аппарата
Когда микротелефонная трубка ТА не снята, она нажимает на рычажный переключатель, удерживая его в нижнем положении, как показано на Рис. 8.6. При этом к АЛ подключен вызывной прибор, который сработает при поступлении сигнала вызова. При снятии микротелефонной трубки с ТА переключатель поднимается вверх и подключает к линии разговорные приборы и номеронабиратель, подготавливая ТА к ведению переговоров.
По способу электропитания разговорных и вспомогательных приборов различают ТА с местной батареей (МБ) и центральной батареей (ЦБ). ТА МБ оборудован батареей постоянного тока с напряжением 3 В. ТА ЦБ получает питание своей схемы по проводам АЛ от ЦБ, размещаемой на АТС. Напряжение ЦБ обычно составляет 24, 48 или, чаще всего, 60 В.
