Комбинированные портативные приборы для проверки устройств автоматики АТС, реле и номеронабирателей

Актуальность приборов в коммутационной «аналоговой» телефонии на сегодняшний день исчерпана (с приходом цифровых устройств), но возможно их применение в проведении прочих измерений, а схемотехника построения отдельных узлов приборов может быть применена для разработки иных устройств. Описываемые приборы были разработаны в эпоху эксплуатации координатных АТС (АТСК) в качестве альтернативы громоздким штатным измерительным средствам (ИНИР, например, внешний вид и габариты которого показаны на рис.1) для проверки / настройки различных релейных комплектов телефонных станций, контроля сигналов межстанционного взаимодействия.

Я давно уже вне телефонии, а разработанные мною приборы еще довольно долго (около 28 лет) служили коллегам по цеху. Уже давно забыл о приборах, пока один из инженеров не выслал мне по почте мой прибор с припиской о том, что прибор верой и правдой отработал до 2018 г и более не востребован в виду полной замены оборудования на всех АТС на электронное.

Схема прибора давно была утрачена, но перебирая недавно архив старых технических фото, обнаружил снимок нарисованной от руки схемы, и решил поделиться конструкцией давнишнего прибора с гражданами Датагории. Может быть кому-то пригодится!



Конструктивные особенности прибора № 1 (внешний вид прибора показан на рис.2)
• Габариты — 147,5Х80Х32,5 мм
• Вес (с батареей питания) — < 300г
• 4-разрядный ЖК-индикатор с высотой знаков 12 мм
• Отсутствие механических переключателей режимов
• Микротастатура — 15 кнопок формирование сигналов датчика (набор номера + импульсы межстанционного взаимодействия), 5 кнопок управления прибором (коммутация режимов входа, выбора посылки, режима измерения)
• Единый универсальный вход, обеспечивающий два режима измерений и за-ряд аккумулятора 7Д-0,125 (СГ-7)
• 6-проводной измерительный кабель (рис.3), где
1. Общий провод прибора для производства измерений в работающей аппаратуре
2. Вспомогательный провод для измерений времени срабатывания «пустых» контактов или открытых выходах полупроводниковых ключей, при отсутствии какого-либо внешнего потенциала при любом состоянии точки измерения.
3. Измерительный вход
4. Выход датчика импульсов
5. Контроль провода «А» («В») разговорного тракта
6. Контроль провода «В» («А») разговорного тракта
• Питание автономное 6 — 9В
• Максимальный потребляемый ток 7мА
• 18 часов непрерывной работы от свежезаряженного аккумулятора



Прибор размещен внутри пластмассового корпуса на трех перфорированных платах (рис.3), расположенных друг над другом. На верхней плате размещена микротастатура и кнопки управления, на средней плате размещены схема индикации и собственно индикатор.
Компоненты схемы, которым не нашлось места на первых двух платах (что обусловлено габаритами выбранного корпуса), были размещены на нижней плате. На лицевой панели прибора присутствует окно индикатора, и два слоя полимерной пленки с надписями для соответствующих кнопок.
Полимер выбран достаточно упругим, допускающим дискретное нажатие на любую из кнопок. Такое решение позволило оптимизировать использование площади лицевой панели прибора без ухудшения эксплуатационных качеств органов управления. Гнездо входа, выключатель питания, акустическое отверстие находятся в верхней торцевой части прибора



Функциональные возможности прибора № 1
• Работа с входными сигналами в широком диапазоне начальных потенциалов (логический «0» — 0-4В, логическая «1» — 4-66В) по модулю (полярность присутствующих в точке измерения напряжений может быть любой)
• Высокоомный (не менее 50кОм) вход
• Возможность измерений с различными начальными установками контактов (нормально открытые / нормально закрытые) и потенциалов (лог. «0» / лог. «1»)
• Измерение импульса или паузы в периоде измеряемого сигнала — 0-999мс с дискретностью 1мс
• Встроенная защита от дребезга
• Датчик импульсов межстанционного взаимодействия генерирует импульсы набора номера (0-9) с возможностью повтора номера (до 22-30 знаков); им-пульсы занятия обычного и междугороднего; импульс отбоя. Выходной ключ датчика обеспечивает работу устройства по модулю, т. е. способен работать с напряжениями до 100В обеих полярностей.
• Выбор измеряемой импульсной посылки — 1 из 10
• Контроль разговорного тракта
• Звуковая индикация измеряемых и генерируемых датчиком импульсов
• Быстрая подготовка к работе и проверка прибора



Схема измерителя (рис.5) содержит собственно измеритель длительности одиночного, выбранного из 10, импульса и счетчик (до 10) импульсов.
Входной узел представляет собой компаратор уровня по модулю и выполнен на операционном усилителе U3, диодах VD1-VD4 и резисторах R1, R6, R7. Такое решение позволяет без дополнительных коммутаций производить измерения при различной полярности импульсов. Любой сигнал, имеющий постоянную составляющую любой полярности на входе «IN» с уровнем выше 4В, переведет выход ОУ (U3) в логическую «1».
На элементах U7.1, C6 собран узел подавления дребезга, являющийся фильтром для импульсов, длительность которых менее 0,5мс. На элементе U7.2 выполнен коммутатор исходного уровня («0» или «1»), допускающего выбор измерения импульса или паузы.
Элемент U7.2 становится инвертором при высоком исходном уровне на выводе 4 и повторителем при низком уровне на этом же входе. Управление U7.2 осуществляется D-триггером U2.1, исходное состояние которого определяется при включении цепью R5, C4 или кнопкой выбора режима РВ (S1). В точке «A» предустановленный уровень запрещает работу «импульсной ловушке», выполненной на элементе 3И-НЕ (U6.1) и D-триггере U2.2 до прихода активного сигнала.
На выходе триггера Q (вывод 12) в исходном состоянии находится лог. «1». Комментарий. «Импульсная ловушка» — повторитель импульса с защелкой, запрещающей действие каждого, следующего за первым, импульса (рис.7). Повторная подготовка «ловушки» производится нажатием кнопки S1. Запрет в виде логического «0» присутствует так же и на выводе 4 элемента U6.1., который обусловлен состоянием устройства сравнения, обеспечивающего выбор порядкового номера импульса.



Импульс, предшествующий выбранному, создаст условие для готовности элементов U6.1 и U2.2 для прохождения следующего импульса на вход узла счета (вывод 6 элемента U16.2). Импульс, возникший в точке «А» будет полностью во времени повторен на выводе 6 U16.2, разрешая прохождение импульсов 1кГц с выхода «СО» декадного счетчика U14 на вход счетчика-дешифратора U19 до момента завершения импульса. По окончании выбранного импульса триггер U2.2 переводится в противоположное состояние, запрещая работу элемента U6.1.
Цикл измерения заканчивается.

Для готовности прибора к следующему циклу измерений необходимо осуществить сброс нажатием на кнопку «С» (S2). При этом номер выбранного импульса, останется неизменным. Предварительный выбор порядкового номера импульса осуществляется кнопкой «В» (S3). Для отображения выбора необходимо с помощью кнопки «У-Р» («Установка — работа» — S4) выбрать режим установки.

При этом отображение «0» будет соответствовать измерению первого пришедшего импульса, «9» — измерению 10-го импульса. Устройство сравнения, обеспечивающее выбор 1-го импульса из 10, собрано на микросхеме U5, U10, U9, U12.1. МС U5 состоит из пары декадных счетчиков, содержимое выходов которых сравнивается логическим компаратором на микросхемах U10 (4 элемента исключающее ИЛИ) и U12.1 (элемент 4И-НЕ).

При достижении равных значений на выходах счетчиков U5 на выходе U12.1 появляется высокий логический уровень, разрешающий измерение. Содержимое выходов U19 считывается дешифратором U15 и отображается в 4-м разряде индикатора DS1.

Вторая «импульсная ловушка», выполненная на элементах U6.2, U13.1, U8.4 предназначена для измерения выбранной межимпульсной паузы. Выбор вида измерений «Импульс-Пауза» осуществляется кнопкой «И-П» (S5), где каждое нажатие кнопки переводит триггер U13.2 в одно из противоположных состояний, управляя состоянием ключей U18.1, U18.2, коммутирующих прохождение импульсов с выходов элементов U16.1 или U16.2.

На элементах U8.1, U8.2, Y1, R13 выполнен тактовый генератор (100кГц). На выходе каскада декадных счетчиков U11, U14 (вывод 12) присутствует им-пульсная последовательность с периодом 1мс — эталонная величина для счета времени, учитываемого каскадом счетчиков-дешифраторов на МС U19-U21 с выводом окончательного результата цикла измерения на три разряда индикатора DS1.
Делитель частоты на счетчике U17 предназначен для формирования тональных сигналов (S1, S2); тактового сигнала T для формирователя (элементы U27) двухполярного постоянного напряжения питания ОУ (U3, U26); импульсной последовательности для питания ЖК-индикатора DS1.

Децимальные точки индикатора задействованы в качестве индикаторов режимов «И-П» (точка активна для И), «У-Р (точка активна для У)» и окончания цикла измерения (точка погашена в режиме готовности к циклу).
Вторая часть прибора (схема на рис.6), функционально автономная, — датчик импульсов, формирующий
а) импульсы набора номера — 40-60мс
б) импульс местного занятия или импульс ответа станции — 70-110мс
в) импульс междугороднего занятия — 20-40мс
г) импульс отбоя станции — 250-300мс



Датчик импульсов содержит простейшие одновибраторы на D-триггерах U4.2 («МГ»-междугороднее занятие), U24.1 («ПВ»-местное занятие), U24.2 (»#» — отбой), объединенных элементом 3И-НЕ (U6.3). Таким образом, при инициации каждого из одновибраторов соответствующими кнопками, на выходе U6.3 будет формироваться импульс положительной полярности и соответствующей длительности. Сбор импульсов с выхода элемента U6.3 и выхода U23 в единый канал осуществлен с помощью диода VD5 и транзистора VT1.
Инвертор на элементе U7.4 и оптрон VO1 синхронизируют работу ключей на транзисторах VT5 (коммутирует нагрузку по проводу «+»), VT6 (коммутирует нагрузку по проводу «-») — выход «D». Комментарий. На сигнальном стыке (СУВ) АТС и канала аппаратуры (вход «C», выход «D») могут присутствовать исходные потенциалы разной полярности — в зависимости от типа АТС и используемого канального оборудования. Диоды VD6, VD7 — развязывающие.



Стабилизатор U22 предназначен для питания МС U23 (+2В…+6В). Усилитель (U26, VT3, VT4) предназначен для прослушивания разговорного тракта (контроль сигналов местной и удаленной АТС, качества разговорного тракта, занятости канала) контролируемого устройства (входы «A», «B»), для тональной индикации импульсов датчика (посредством разрешения элементом U18.3) и входных (In) импульсов (разрешение от U18.4).

Прибор № 2 отличается от прибора № 1 только элементной базой, применением динамической индикации, использованием светодиодных индикаторов, литиевых аккумуляторов в качестве источника питания. Все прочие параметры идентичны параметрам прибора № 1.

Изменения, внесенные в схему измерителя (схема на рис.8) прибора № 2 (относительно схемы прибора № 1).
В качестве индикации режимов «И-П», «У-Р», окончания цикла измерения и со-стояния входа «In», использованы отдельные светодиоды, а не децимальные точки цифрового индикатора. Таким образом, светодиод HL2 отображает со-стояние входа «In», HL1 индицирует режим выбора измерения «И-П» (импульс-пауза), HL3 индицирует окончание цикла измерения (активен) / готовность устройства к работе (погашен), HL4 индицирует режим установка-работа («У-Р»).

Делитель частоты на 100 выполнен на сдвоенном декадном счетчике (U15). На выходе счетчика формируется, как эталонная последовательность импульсов с периодом 1мс (вывод 14 U15 — CLK), так и сигналы тона (выводы 12, 13, 14 U15) для звуковой индикации состояния входа «In» (TK1) и выхода «D» (TK2).

Схема индикации отсчета времени продолжительности импульса выполнена на микросхеме U10 (собственно контроллер динамической индикации), и дешифраторе U12 (или U13).



В схеме могут быть использованы дешифраторы MC14543, К176ИД2, К176ИД3 (с открытым стоком), т. к. абсолютно взаимозаменяемы при использовании в схеме прибора при напряжении питания от +3,5В. Следует, однако, понимать, что нормальная работа МС серии К176 га-рантируется при питании напряжением +9В и это необходимо учитывать при выборе дешифраторов.

Для визуализации результатов измерения может быть использован 3-разрядный монолитный индикатор со стандартной цоколёвкой, как с общим анодом, так и с общим катодом. При использовании дешифраторов К176ИД3 необходима установка резисторов R52…R58, если индикатор имеет общий анод, а вместо резисторов R45…R51 используются перемычки.

При использовании ОК-индикатора и К176ИД3 сопротивление резисторов R45…R51 — 330…470Ом, а R45…R51 — не устанавливаются. При использовании дешифраторов MC14543, К176ИД2 необходимость в резисторах так же R52…R58 отпадает, как при ОА-, так и при ОК-индикаторе.

При включении ОА-индикатора используются транзисторы VT1…VT3 и не устанавливаются резисторы R39…R41. При использовании ОК-индикатора VT1…VT3 не устанавливаются, а разряды индикаторов управляются непосредственно выходами DS U10. При этом в схему устанавливаются резисторы (перемычки) R39…R41. При использовании ОК-индикатора перемычка терминала CA2 отсутствует, при использовании ОА-индикатора — устанавливается (для всех дешифраторов).

Схема индикации счета импульсов / установки № импульса (выбор посылки) так же унифицирована под использование нескольких типов дешифраторов и индикаторов. Резисторы R20…R26 устанавливаются только при использовании дешифратора К176ИД3 и использовании ОК-индикатора (DS1). Вместо резисторов R32…R38 при этом устанавливаются перемычки. При использовании дешифраторов MC14543, К176ИД2 резисторы R32…R38 имеют сопротивление 330-470Ом, а резисторы R20…R26 не устанавливаются (для ОА- и ОК-индикаторов), как и для использования К176ИД3 и ОА-индикатора (DS2). При использовании ОА-индикатора (DS2) следует на терминале CA1 установить перемычку.

Схема датчика импульсов (рис.9) не претерпела принципиальных изменений.





Для прибора № 2 разработаны печатные платы индикации «А» и плата управления «Б» (рис.10), где имеются установочные места для всех, указанных в описании принципиальной схемы, взаимозаменяемых микросхем и индикаторов. Установочные места для дешифраторов (U12-U13, U11-U14) и индикаторов (DS1, DS2) выполнены со смещением, установочное место для ОК-, ОА-индикаторов HL5 — единое.



Платы жестко соединяются друг над другом (рис.11) разъемами и размещаются в корпусе. Лицевая панель может иметь вид, как на рис. 12.



Большинство логических микросхем, примененных в схеме приборов (кроме МС14553) могут быть заменены отечественными аналогами. Однако CD4019 отличается от аналогичной отечественной микросхемы (К561ЛС2) цоколевкой.



«Распиновка» гнезда прибора показана на рис. 12. Схемы возможных измерений показаны на рис. 13.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации