Suoneria telefonica aggiuntiva

Anche se la diffusione di cellulari e cordless ha mitigato nell’ultimo decennio l’impiego di telefoni “fissi”, rimangono tutt’oggi situazioni dove si rende conveniente il loro uso. Fra queste applicazioni vi sono quelle in luoghi rumorosi, ovvero laddove il telefono non sia a conveniente distanza da udirne la suoneria.

In questi casi è consigliata se non necessaria, l’installazione di una suoneria esterna, che avvisi l’utente delle chiamate in arrivo.

Prima di entrare nel dettaglio della soluzione proposta, analizziamo la struttura di una comune linea telefonica cablata.

La linea telefonica

Il segnale telefonico arriva nelle nostre case e luoghi di lavoro per mezzo di una linea formata da due fili di rame, di diametro circa 0,6 mm e lunghezza che può raggiungere l’ordine di qualche km, chiamata doppino. Sul doppino è presente un unico circuito analogico.

L’apparecchio telefonico

Nell’illustrazione 1 è rappresentato uno schema molto semplificato di comunicazione telefonica, dove due apparecchi telefonici sono collegati da una linea elettrica bifilare. Ogni apparecchio comprende un microfono e un altoparlante, messi in serie con una batteria di alimentazione. Nel circuito elettrico scorre quindi continuamente corrente continua.

Illustrazione 1: Esempio di semplificato di sistema telefonico a due utenze

Il microfono è di fatto un resistore la cui resistenza varia in funzione della pressione delle onde sonore. Quando uno dei due utenti inizia a parlare, alla corrente continua si sovrappone una parte variabile, che segue le variazioni di resistenza del microfono.

Il ricevitore svolge la funzione inversa del microfono: una corrente variabile che lo attraversa provoca l’emissione di un’onda sonora, riproducendo così la voce del chiamante.

Lo schema è puramente esemplificativo del principio di funzionamento generale del telefono e non di una vera rete telefonica, così come la conosciamo. Permette infatti la comunicazione solo fra due apparecchi, richiede che la linea sia alimentata dall’apparecchio dell’utente e riproduce anche nel ricevitore di chi trasmette la propria voce. Invero, molti telefoni campali erano basati su questo schema.

Uno schema elettrico sempre semplificato ma più realistico di un apparecchio telefonico corrente è rappresentato nell’illustrazione 2. La linea a due fili (cioè il doppino) non collega più due telefoni direttamente, ma diventa la linea d’utente che collega l’apparecchio alla centrale locale.

Casella di testo: Illustrazione 2: Schema semplificato di telefono collegato ad una centrale

Il microfono e il ricevitore non sono più collegati semplicemente in serie sul circuito di linea ma interagiscono tramite un complesso di induttanze e resistenze che costituiscono il cosiddetto “circuito antilocale” volto ad assicurare che il ricevitore sia modulato solo dalle correnti provenienti dal microfono lontano e non da quelle prodotte localmente.

In figura l’apparecchio è rappresentato a riposo, in attesa di chiamate: in questo stato il microtelefono è riposto nella sua sede ed il contatto ad esso collegato è aperto.

Il telefono è ora alimentato dalla centrale (valori compresi da 30 a 60V continui) attraverso la linea. Quando l’utente solleva il microtelefono il contatto si chiude facendo circolare una corrente continua di intensità variabile dai 20 ai 70 mA, (normalmente limitata a 40mA) in funzione della resistenza (lunghezza) della linea e la tensione scende a 8-15V.

Manca ancora una cosa: l’avviso di chiamata in arrivo (suoneria). In questo caso, al momento di inoltrare una chiamata ad un destinatario, la centrale sovrappone un segnale alternato quasi sinusoidale (distorsione inferiore al 5%) di ampiezza minima di 42Vrms alla frequenza di 25Hz, sufficiente per far funzionare la suoneria dell’apparecchio telefonico.

  Illustrazione 3: Valori tipici dei segnali di linea in varie fasi d’utilizzo del telefono

La suoneria remota

Una conveniente soluzione, facile da realizzare ed economica, è basata sull’impiego del circuito integrato Motorola MC34217P. Al suo interno ha tutto quello che serve:

✔ adattamento d’impedenza di linea (standard Bell e EIA)

✔ protettore contro sovratensioni

✔ raddrizzatore della tensione di chiamata

✔ oscillatore a 1kHz

✔ amplificatore per cicalino piezoelettrico

Vediamo lo schema elettrico:

Illustrazione 4: Schema elettrico consigliato di suoneria telefonica addizionale

La sua semplicità è fantastica.
Alcune note sul pin out del componente

• i pin 1 (R01) e 2 (R02) sono l’uscita dell’amplificatore che pilota il cicalino

• il pin 3 (Ri) è il terminale positivo dell’alimentatore dell’oscillatore ed amplificatore interno

• il pin 4 (Rs) è l’ingresso del comparatore a soglia della corrente del ponte diodi

• il pin 5 (Rc) è il pin per la resistenza dell’oscillatore interno

• il pin 6 (Rg) è l’uscita negativa del ponte diodi interno

• i pin 7 (AC2) e 8 (AC1) sono l’ingresso del circuito

Alcune note sui componenti impiegati

• R1: contribuisce a definire l’impedenza d’ingresso del circuito e limita la corrente nei transitori. Valori consigliati da 3,3kOhm a 10kOhm

• C1: contribuisce a definire l’impedenza d’ingresso del circuito a bassa frequenza e lo isola dalla tensione continua di linea. Valori consigliati da 390nF a 2,2μF. Condensatore non polarizzato da almeno 100V.

• R2: resistenza dell’oscillatore. Con essa si può variare un poco la frequenza del cicalino. Valori consigliati da 470kOhm a 1,8MOhm

• C2: condensatore di filtro del comparatore a soglia. Valori consigliati da 470nF a 2,2μF.

• C3: condensatore di filtro della tensione raddrizzata che alimenta il circuito. Definisce anche l’impedenza d’ingresso durante il tono di chiamata. Valori consigliati da 1μF a 10μF e tensione di almeno 25V.

Per rendere più identificabile la suoneria, il segnale in uscita oscilla fra 800 e 1000Hz (coi valori di componenti indicati nello schema) ad una frequenza di circa 12Hz. Il suono è caratteristico e distintivo.

Il cicalino è un comune trasduttore piezoelettrico. Io ho impiegato il codice RS 249-889 trovato in un cassetto. Nulla vieta di usare componenti simili, tenendo conto che sarà alimentato a circa 20V e 1000Hz (non tutti coprono quelle frequenze).

La costruzione è veramente semplice: si può fare tutto in aria (deadbug), su breadboard (magari come progetto didattico), su piastra millefori (come il mio) o su classico PCB singola faccia. Al lettore la scelta più conveniente.

Bibliografia

Datasheet MC34217P

SPECIFICA TECNICA N. 768 INTERFACCE ANALOGICHE D’UTENTE PER CENTRALI TELEFONICHE URBANE ISTITUTO sUPERIORE DELLE COMUNICAZIONI E DELLE TECNOLOGIE DELL’INFORMAZIONE , 2003

La Rete Telefonica Nozioni di Base, Università di Parma – Corso di Diploma in Ingegneria – Appunti del Corso di Telematica A. Lazzari, Marzo 2000