|
Met deze zeer eenvoudige schakeling kunt u een tweede apparaat aansluiten op uw vaste telefoonlijn, bijvoorbeeld de centrale van uw inbraakalarm of een bejaardenalarm. Dankzij de twee ingebouwde relais kunnen beide apparaten elkaar niet beïnvloeden. |
Achtergrondinformatie
Het KPN-netwerk
Om te begrijpen hoe deze schakeling werkt moet u een beetje weten hoe het koperen telefoonnetwerk van KPN functioneert. Een telefoonlijn bestaat in principe uit slechts twee draadjes, a en b genoemd. Deze hebben de kleuren blauw en rood. In ieder op deze lijn aangesloten apparaat staat een omschakelaar S, die ofwel een capacitieve belasting C ofwel een resistieve belasting R op de lijn zet. In rust staat de capacitieve belasting C over de lijn.
In onderstaande figuur is weergegeven welke spanningen er tussen die twee draadjes staan. Als het systeem in rust is, staat er tussen de twee draden een gelijkspanning van ongeveer 60 V. Deze gelijkspanning op de lijn wordt door de capacitieve belasting C geblokkeerd en er gebeurt niets. Op het moment dat iemand u opbelt wordt er op beide aders echter een wisselspanning met een frequentie van 25 Hz gemoduleerd op de gelijkspanning. Beide wisselspanningen zijn in tegenfase, zodat er tussen de aders a en b een wisselspanning van wel 160 V kan ontstaan.
De grote 25 Hz pulsen gaan wél door de capacitieve belasting C, zij het met verlies. In ieder geval blijft er na de condensator voldoende spanning over om het apparaat te activeren. Bij een normale vaste telefoon gaat dan de bel of zoemer aan de slag. Als u de telefoon opneemt wordt de omschakelaar omgeschakeld en wordt de KPN-lijn resistief belast (R). De gelijkspanning tussen de aders a en b valt hierdoor terug naar ongeveer 20 V. De centrale weet nu dat er een apparaat op de lijn is geactiveerd en brengt een verbinding tot stand.
Op dezelfde manier werkt het als een van uw apparaten, bijvoorbeeld uw bejaardenalarm, contact zoekt. De ingebouwde omschakelaar wordt omgeschakeld van capacitieve naar resistieve belasting. De gelijkspanning op de lijn daalt van ongeveer 60 V naar ongeveer 20 V. De centrale weet nu dat er een apparaat verbinding zoekt. Het aangesloten apparaat begint nu met de DTMF-tooncodes uit te zenden van het telefoonnummer dat gealarmeerd moet worden. Deze laagfrequente signalen wordt in tegenfase op de aders a en b gemoduleerd. Als de communicatie is beëindigd wordt de omschakelaar weer in de capacitieve stand gezet en wordt de 60 V gelijkspanning op de lijn herstelt. De centrale verbreekt de verbinding.
 |
| De signalen tussen de rode en blauwe aders van de KPN-lijn. (© 2019 Jos Verstraten) |
Een heleboel inbraakcentrales en bejaardenalarm bieden de mogelijkheid via een vaste telefoonlijn nummers op te bellen en een alarmmelding te geven. Een mooi voorbeeld is de elders op dit blog besproken SAS-AED10 nummerkiezer met alarmzenders.
De fabrikanten van deze apparaten doen nogal nonchalant over het verbinden van dergelijke apparatuur met uw telefoonlijn. Koop een telefoonsplitter, zie onderstaande figuur, en plug de RJ12-connectoren van uw telefoon én het alarm in de splitter. Beide apparaten staan dan gewoon parallel over de KPN-lijn, een situatie die in de meeste gevallen wel werkt, maar soms ook niet.
 |
| De standaard oplossing: een goedkope telefoonsplitter. (© Bol.com) |
Een elektronisch alternatief
Slechts 14 onderdeeltjes
Met de in dit artikel beschreven eenvoudige schakeling, die uit welgeteld 14 elektronische onderdelen bestaat, kunt u een ideaal parallel-systeem realiseren, dat bovendien de eenvoud zelf is. Het printje heeft zes aansluitingen, twee daarvan ontvangen de KPN-lijn, twee gaan naar toestel 1, de twee laatste naar toestel 2.
Het schakelingetje biedt de volgende mogelijkheden:
- Een inkomend gesprek
Als u twee telefoons op de lijn hebt aangesloten gaan de bellen in beide toestellen rinkelen. Het toestel dat het eerst wordt opgenomen neemt het gesprek aan en schakelt het tweede toestel uit, zodat afluisteren is uitgesloten. - Een uitgaand gesprek
Het apparaat dat het eerste de lijn opeist schakelt het tweede apparaat uit.
Het volledig schema
Hoewel de elektronica in deze automatische omschakelaar zeer eenvoudig is, kijk maar naar het onderstaande schema, vergt het toch enige studie om de werking te doorgronden. In feite draait ook hier alles om het basisidee achter het automatisch telefoonverkeer. In rust staat er een condensator in serie tussen de aansluitingen van het aangesloten apparaat en heeft het apparaat een oneindig hoge gelijkstroomweerstand. Wordt het apparaat actief en eist de lijn op, dan schakelt de interne omschakelaar een resistieve belasting tussen de aansluitingen a en b en valt de gelijkstroomweerstand van het apparaat dus terug tot een meetbare waarde. Het gevolg is dat er door de keten een gelijkstroom gaat lopen, omdat er in de centrale een gelijkspanning tussen de aders a en b wordt aangesloten. Met deze gelijkstroom kunt u een gevoelig relais laten schakelen.
In het schema zijn de twee relaisschakelaars in rust getekend, dus in de positie die zij hebben bij niet bekrachtigd relais. De werking is het gemakkelijkst te doorgronden door de stroomloop in het schema na te gaan in verschillende situaties.
 |
| Het volledig schema van de elektronische splitser. (© 2019 Jos Verstraten) |
De relaisschakelaars staan in de getekende stand, de condensatoren C3 en C4 zijn in de keten opgenomen. Omdat de b-aansluitingen van de apparaten rechtstreeks verbonden zijn met de b-aansluiting van het net, is het volledige systeem stroomloos, een eis die door KPN wordt gesteld.
Er wordt gebeld
Er wordt een wisselspanning op de lijn gezet. Stel dat de a-ader positief is ten opzichte van b-ader. Er vloeit nu een stroom via D1, C1, D4, S2, a-2, S4, C4, b-2 naar de b-ader. Apparaat 2 wordt dus geactiveerd. Op dezelfde manier kunt u de stroomloop voor apparaat 1 nagaan, u zult vaststellen dat het wisselspanningssignaal via de bruggelijkrichter D5-D8, condensator C2 en schakelaar S1 naar apparaat-1 wordt geleid. Als de polariteit van de wisselspanning omkeert heeft dit enkel tot gevolg dat de overige dioden in de twee bruggen gaan geleiden.
Kortom: beide apparaten merken dat er een oproep binnenkomt. Als een van de apparaten een telefoon is gaat deze rinkelen. Zijn beide apparaten telefoons, dan gaan zij beiden rinkelen.
Apparaat 1 wordt geactiveerd
De schakelaar S3 wordt in de bovenste stand geschakeld, de resistieve belasting R3 wordt tussen a-1 en b-1 geschakeld. Het gevolg is dat er via de diodebrug D5-D8 een gelijkstroom door Rel2 gaat vloeien, waardoor het relais bekrachtigd wordt en schakelaar S2 opent. Apparaat 2 wordt als het ware uit het schema verwijderd.
Apparaat 2 wordt geactiveerd
Op dezelfde manier kunt u aantonen dat er nu een stroom door Rel1 vloeit en dat apparaat 1 uit het systeem wordt verwijderd door het openen van S1.
Besluit
Hoewel in rust beide apparaten nog steeds parallel staan geschakeld op de KPN-lijn verandert deze situatie als een van de apparaten de lijn opeist. Op dat moment zorgen de relais ervoor dat het andere apparaat inactief wordt en als het ware uit het schema verdwijnt. Onderlinge beïnvloeding is dus volledig onmogelijk.
De bouw van de schakeling
De print en de componentenopstelling
De schakeling wordt ondergebracht op het printje van de onderstaande afbeelding. De onderdelen kunnen volgens de componentenopstelling een comfortabel plekje op de aan hun toegewezen plaats opzoeken.
 |
| Het printje voor de schakeling. (© 2019 Jos Verstraten) |
 |
| De componentenopstelling. (© 2019 Jos Verstraten) |
Uiteraard zijn de relais geen standaard onderdelen. De standaard relais, die in iedere onderdelenhandel wel van het een of ander fabricaat verkrijgbaar zijn en die gestandaardiseerde aansluitingen hebben zijn namelijk niet gevoelig genoeg voor deze toepassing. In het prototype werden relais M3-12H van de fabricaten Intertec of Meisei toegepast, met een spoelweerstand van 700 Ω, een aanspreekspanning van ongeveer 7 V en een afvalspanning van ongeveer 1,5 V. Deze miniatuur relaitjes zijn zo gevoelig dat zij al aanspreken bij een spoelstroom van minder dan 10 mA! Deze onderdelen zijn via de bekende Internet-kanalen te bestellen voor prijzen vanaf € 3,50. Het is uiteraard mogelijk afwijkende modellen van andere fabrikanten te gebruiken, voor zover althans de opgegeven specificaties overeen stemmen. In de onderstaande afbeelding hebben wij de footprint van dit relais voorgesteld.
Als u de in het prototype toegepaste relais niet kunt vinden, kunt u baat hebben bij onderstaand overzicht waarin een aantal equivalente relais van andere fabrikanten wordt genoemd.
- Siemens
Siemens levert onder verzamelcode V231D1 een aantal miniatuur relais, waarvan één type het M3-12H exemplaar van Meisei zonder problemen kan vervangen. De V231D1-A6-A101 heeft echter een spoelweerstand van 320 Ω in plaats van 700 Ω en het is dan waarschijnlijk niet noodzakelijk de weerstanden van 680 Ω parallel te schakelen over de relaisspoelen. - Axicom
Levert een identiek relais onder de code V23101-D0005-A201. - Original
Een niet zo bekende relaisfabrikant, die echter onder code OUA-SS-112D-12V een volledig compatibel relais levert. Enig verschil is dat het relais een aansluiting minder heeft, omdat het moedercontact slechts eenmaal naar buiten is gevoerd.
 |
| Footprint van de gebruikte relais. (© 2019 Jos Verstraten) |
Over het gebruik van deze schakeling valt eigenlijk niets speciaals te vertellen. U kunt het printje op iedere geschikte plaats op de KPN-lijn aansluiten en desnoods door middel van twee gewone luidsprekersnoeren met zwarte en rode aders met de beide apparaten verbinden.
DSO188 Pocket Digital Ultra-small Oscilloscope
