Fatih ÖZCAN

T.C.
FIRAT ÜNİVERSİTESİ
TEKNİK BİLİMLER
MESLEK YÜKSEKOKULU
ENDÜSTRİYEL ELEKTRONİK PROGRAMI
KONU:SİSTEM ANALİZİ VE TASARIMI DERSİ
Telefon Hattı İle Uzaktan Cihaz Kontrolu
PROJE RAPORU
HAZIRLAYAN
Fatih ÖZCAN 06137022
KONTROL
Yrd.Doç.Dr.AHMET ŞENPINAR
Elazığ-2008
İÇİNDEKİLER
Giriş
1.TELEFONUN ÇALIŞMA PRENSİBİ
2.Çağrının Gelişimi ( Call Progress)
3. TELEFON HATTI İLE KONUŞMANIN SAĞLANMASI
4. Telefon Hattının Özellikleri
5. SANTRALLER
5.1.Türk Standartlarına Göre Teknik Bilgiler
6. Neden Telefon Hattında 48 V Kullanılır?
7. Telefon Hattının Bant Genişliği Nedir?
8. TELEFON RING DEVRESİ
9.DTMF (Dual Tone Multi Frequency ),( Çift Ton Çoklu Frekans )
9.1. Dial Tone ( Çevir Tonu )
9.2. Busy Tone ( Meşgul Tonu )
9.3. Ringing Tone ( Karşı Telefon Çalıyor Tonu )
9.4.Congestion Tone ( Hatta Yığılma / Aramayı Tekrarla Tonu )
9.5.ROH ( Karşı Telefon Açık)
10.DTMF (dual tone multi frequency) alıcı devresi
11.ON/OFF Hook Durumları
12.ON/OFF hook dedektör ( hattı açma/kapama ) devresi
13.Devre Tasarımı
14.Tasarlanacak Olan Sistemin Özetlenmesi
15.Sistemi ana Hatlarıyla Tasarlamak
16.Tüm alt Devrelerden Son Tasarıma Geçiş
16.1 Telefon Ring Algılama Devresi
16.2 Telefon Hattını OFF/HOOK Yapan devre
16.3 Sistem Beslemesi
2
1.TELEFONUN ÇALIŞMA PRENSİBİ
Telefon, en basit haliyle, elektrik akımı aracılığıyla ses bilgilerini karşı adrese taşır.
Karşılıklı iki kişi telefonla konuşurken telefon santrali, telefonlar arasından sabit bir elektrik
akımı gönderir. Karşılıklı konuşan iki telefon alıcısı bu sabit akımı paylaşır. Fakat bir abone
kendi telefon alıcısının mikrofonuna konuşurken, santralden telefonuna gönderilen akım
yukarı ve aşağı dalgalanır. Bu dalgalanmalar kişinin mikrofona gönderilen sesinden
kaynaklanıp hava basıncı dalgalanmalarıyla doğrudan bağlantılıdır.Telefonlar toplam akımı
paylaştıkları için, bir kişinin kendi telefonundaki akımdaki değişmeler karşı tarafın
telefonunun akımında da bir değişme meydana getirir. Karşılıklı olarak mikrofona hava
basıncı sonunda hava basıncı dalgalanmaları sesleri karşı tarafa tekrar üretmeği sağlar.
Haberleşmede tek kablo çiftinde full duplex metodu kullanılır. Full duplex, aynı zamanda
hem bilgi alıp hem de bilgi gönderebilen bir haberleşme kanalını tanımlamak için kullanılan
bir terimdir. Telefon cihazlarında hem speaker hem de mikrofon sinyallerini taşıyan sadece iki
kablo vardır. İki telefon alıcısı arasındaki sinyal yolu dört kablolu devre kullanılarak
kuvvetlendirme gerektirir. Bunun için dört kablolu devre aracılığıyla iki kablolu abone
alıcılarına dönüşüm yapacak bir kablolama gerekir. Dört kablolu basit telefon devresini iki
kablolu yerel kablolamaya dönüştüren, hibrit olarak adlandırılan devreler kullanılır. Böyle bir
sistemin tasarımıyla aynı zamanda ses işaretleri hem gönderilebilir hem de alınabilir. Tabii
kablonun her iki ucunda da, gelen sesi giden işaretlerden ayırabilen iyi dengeli devrelerin
(balanced circuit) bulunması gerekir. Bu işlev de telefonun network arabirimindeki hibrit
devrelerle gerçekleştirilir.
Teorik olarak hibrit devresi, sistemde bütün empedanslar (her iki uçtaki hibrit devreleri ve
aralarındaki kablonun empedansları) uygunlaştırılmışsa, tüm gelen sesleri giden seslerden
aynı zamanda ayırabilme özelliğine sahiptir. Fakat hibrit sızıntılı bir cihazdır. Ses işaretleri
networkun dört kablolu kısmındaki daha yüksek enerji aynı zamanda geriye kendi üzerine
yansır ve yankı konuşması yaratır. Geri yansıyan işaretlerin miktarı, hibridin denge (balance)
3
devresinin iki kablolu hattı ne kadar iyi uygunlaştırdığına bağlıdır. Uygunlaştırma ne kadar
kötü olursa geri yansıyan işaret seviyesi de o kadar fazla olur.
Elektronik bir telefon alıcısının blok şeması aşağıda gösterilmiştir
TİP
Koruma
RİNG
Konuşma
Zil
Arama
123
456
789
*0#
ON / OFF
Hook
Tuş takımı
Telefon icat edildiğinden beri birçok özellikte telefonlar kullanılmış olup günümüzde
en çok kullanılan DP (Dial Pulse) ve MF (Multi Frekans) tip telefonlar kullanılmaktadır. Bu
iki tip telefon özelliklerindeki farklılıklar, numara bilgisinin santrale gönderilmesi durumunda
ortaya çıkmaktadır.DP tipi telefonlarda santrale numara bilgisi gönderen hat 40 milisaniye
kapalı, 60 milisaniye açık kalır. Bu bilgiler santraldeki DP kayıt devresi tarafından
değerlendirilir. DP tipli aramada numara bilgilerinin teker teker santrale gönderilmesi söz
konusu olduğundan arama işlemi çok fazla hızlı değildir. Bu yönüyle DP tipi telefonlar, MF
tipine gore dezavantajlıdır.MF tipi telefonlarda ise tuşa basılan rakamın değerine göre telefon
makinesi içerisindeki osilatör tarafından üretilen bir çift frekans, santral ile telefon arasındaki
çift hatta iletilmektedir.Belirlenen bu frekans, santraldeki MF kayıt devresi tarafından
değerlendirilerek haberleşme sağlanır. Numara bilgileri abonenin tuşlara hızlı basmasıyla
santrale daha çabuk ulaşır. Ayrıca MF aramada numara bilgileri santrale taker teker değil de,
son rakam çevrilene kadar telefon makinesinin hafıza ünitesinde saklanır ve bu bilgiler arama
işlemi bittikten sonra toplu olarak gönderilir.
Bu şekilde gerçekleştirilen arama işlemi daha süratlidir. Bu yönüyle MF tipi telefonlar
DP tipinden daha üstündür. Yukarıda açıklanan avantajlarından dolayı, "mikrodenetleyicili
telefon kontrol sistemi"' tasarımında, MF tipi telefon kullanılması daha uygun ve elverişli
görülmüştür. MF tipi telefonlarda DTMF yani çift tonlu çoklu frekans kodlama sistemi
kullanılır. DTMF kodlama sisteminde osilatör tarafından üretilen her bir rakam için alçak ve
yüksek frekanslar olmak üzere temel olarak dört adet iki çift ton vardır. Bu iki ton
kombinasyonu 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, #, *, A, B, C, D rakam ve sembollerini ifade eder. Tuş
frekans değerleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
4
Tablo 1: DTMF kodlama sistemindeki tuş kombinasyonları ve frekans değerleri
Tablo 1’deki DTMF tuş kombinasyon tablosundan görüleceği gibi ilk dört satır ve ilk
dört sütun frekans için tahsis edilmiştir. Tablonun ortasındaki tuş kombinasyonlarını gösteren
rakam ve semboller satır ve sütunundaki frekans çiftleriyle ifade edilirler. Bir örnek vermek
gerekirse 9 rakamı 852 Hz ve 1477 Hz’lik ton çiftiyle ifade edilir. Bu ton çiftleri 16 adet ton
kombinasyonuna imkan verir. Bu tonlardan satır içinde olanlar 1 kHz ‘in altında, sütun
içindekiler ise 1 kHz ile 2 kHz arasındadır. Telefon ve telsiz gibi sistemlerde 300 Hz – 3000
Hz arasındaki konuşma aralığı frekanslarını geçiren band geçiren filtreler kullanıldığından
dolayı bu frekanslar bu sınır değerleri içerisinde olmak zorundadır.. DTMF tonları da
bozulma ve kesintilere uğramaması için bu frekans sınırları içinde kalacak şekilde
tasarlanmışlardır.
DTMF ton sinyallerin çözümlenmesi için oldukça kritik ve karmaşık bir sayısal sinyal
işleme tekniği, geçerli bir ton çifti ve zamanlama aralığı gerekir. Konuşma esnasında DTMF
sinyalinin çözülme gerekliliği ise işleri daha da karmaşık hale getirir.
2.Çağrının Gelişimi ( Call Progress)
Abonenin telefonunu OFF-HOOK yaptığı andan itibaren başlayıp ve aradığı abone ile
bağlantının sağlandığı ana kadar devam eden süre içinde abone ile santral arasında
gerçekleştirilen sinyalleşmelerin oluşum sürecine “call progress” adı verilir.
Telefon ahizesini kaldırmamış haldeyken bulunduğu duruma ON-HOOK konumu
denir. Abone ahizeyi kaldırıp telefonu OFF-HOOK yaptığında santral abone telefon
alıcısındaki röleler vasıtasıyla hat akımının yükselmesinden dolayı bunu fark eder ve eğer boş
bir görüşme kanalı varsa iki saniye içerisinde aboneye numarayı çevirebileceğini bildiren bir
sinyal gönderir. Santral tarafından abone telefonuna gönderilen çeşitli sinyallere Çağrının
Gelişim Tonları (CPT, Call Proress Tones) denir. Bu sinyallerin formları santral tarafından
verilmek istenen mesaja göre değişir. CPT standartları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
Sinyaller
Frekanslar
Sinyal Formu
Çevir tonu
350- 440
Sürekli
Meşgul tonu
480 - 620
0,5 sn / 0,5 sn
Arama sinyali
440 - 480
2 sn / 4 sn
Santral tarafından çevir tonu gelince numara çevrilmeye başlanır. İlk rakam
çevrildikten sonra çevir tonu sinyali kesilir ve böylece abone çevirmeye başladığı numaranın
santral tarafından alındığını anlar.
Çevrilen numara bölgesel santralde depolanır ve santral şebekesi aracılığı ile aranan
abonenin bağlı bulunduğu santrale iletilir. Santral Hook – Switch kontrolü yapar. Aranan
abonenin alıcısı OFF – HOOK konumunda ise arayan aboneye meşgul tonu sinyali gönderir.
5
Bu sinyal çevir sesi sinyalinin 0.5 saniye ON, 0.5 saniye OFF olacak şekilde
bölünmesiyle elde edilir. Şayet aranan abone ON-HOOK konumunda ise hattına ring
sinyali verilir. 70 Vefektif ve 25 Hz’lik ring sinyali aranan aboneye gönderilirken arayan
aboneye de “ring back tone” olarak bildirilir. Ring back tone çevir sesinin gönderilen ring
sinyali ile aynı sürelerde (2 saniye ON, 4 saniye OFF) arayan abone hattına verilmesi
suretiyle gerçekleştirilir
3. TELEFON HATTI İLE KONUŞMANIN SAĞLANMASI
Telefon, evinizden bir başka arkadaşınıza elektrik akımı ile ses taşıyan cihazdır. Bir
arkadaşınızla telefonda konuşurken, telefon şirketi arkadaşınızın hattı ile sizin hattınız
arasında sabit bir akım dolaştırır. İki telefon, sizin ve arkadaşınızın telefonları, aynı sabit
akımı kullanırlar. Fakat telefonun mikrofonuna konuştuğunuzda, sizin telefonunuz ile telefon
şirketi arasında akan akım yükselip, alçalır. Bu yükselip alçalmalar, doğrudan sesinizin
telefonunun mikrofonunda yarattığı titreşimlerle ilgilidir.
Telefon üzerinden iki kişinin görüşmesi kısaca şu şekildedir: Arayan kişinin
telefon ahizesini kaldırmasıyla çatal altı kontağı ve AB hattı üzerinden devre tamamlanır ve
santralde bulunan hat, röleleri çeker. Rölelerin çekilmesiyle santral numara kaydedicisi
telefonun ahizenin kaldırılmış olduğunu saptar ve devreyi AB hattına bağlar. Hatta
bağlanma işleminin bildirilmesi çevir sesinin gönderilmesiyle gerçekleştirilir. Daha sonra
kişi, numara bilgisini telefon santralına göre gönderir.Santrale gelen numara bilgisindeki
dijitler, santralde depolanır ve bu dijitler değerlendirilerek aranan kişi adresi belirlenir.
İnsan sesinin frekans bandı genel olarak 300 Hz ile 3400 Hz arasında değişmektedir. Ancak
bazı insan seslerinin tizliğine ve niteliğine bağlı olarak frekansları 3400Hz'den fazla
olabilmektedir. Telefon sistemlerinde 3825 Hz değeri işaretleşme frekansı olarak kullanılır.
Konuşma frekanslarının 3400 Hz'den fazla durumlarda konuşma sinyalleri,sistemde
bulunan band geçiren filtreler tarafından kırpılır ve bu değerden büyük sinyaller karşı tarafa
iletilmez. Böylece sesin özellikleri bozulacak veya bazı harfler tam olarak anlaşılmayacaktır.
Telefon santrallerinde, haberleşmenin gerçekleşmesi için analog kaynak işaretinin sayısal hale
dönüştürülmesinde PCM (Darbe Kod Modülasyonu) yöntemi kullanılmaktadır. Bu yöntem
örnekleme, kuantlama ve kodlama olmak üzere üç ana bölümden oluşur. Kuantlama ve
kodlama, ikisi birlikte analog/sayısal dönüşümünü gerçekleştirir. Ses bilgisi analog bir
işarettir.Örnekleme ise bu kaynak işaretinden çok kısa örneklerin düzenli aralıklarla
alınmasıdır. Örnekleme süresi o kadar kısadır ki değeri sabit olarak kabul edilir. Daha sonra
her örnek kuantlanır. Kuantlanmış bir işaret sınırlı sayıda değere sahiptir. Analog bir işarette
ise sonsuz sayıda değer bulunabilir. Çünkü kuantlanmış işaret kodlanır. Yani her kademeye
genellikle ikili bir sayı olan bir tanım atanmıştır. Böylece kaynak işaret sayısal hale
dönüştürülür. Sayısal işaret daha sonra bir darbe katarına dönüştürülerek, iletişim ortamı
üzerinden bir alıcıya gönderilir. Alıcıda ise bu sayısal işareti yorumlayarak kuantlaşmış işareti
tekrar oluşturabilecek bir kod çözücü bulunmaktadır. Bu işaret daha sonra ilk kaynak işaretine
olabildiğince benzeyecek hale dönüştürülür.
4. Telefon Hattının Özellikleri
Telefon hattı TIP ve RING olarak adlandırılmış iki telden oluşur. Bu iki tel üzerinde
iki farklı DC seviyesi mevcuttur. Bu sayede hattın dengeli bir hat özelliğine kavuşması ve
şaselemeden dolayı oluşabilecek gürültü ve zayıflamaların en aza indirgenmesi sağlanmıştır.
6
Hattın AC empedansı 600 Ω kadardır. Telefon ON-HOOK konumunda hatta –48
V’luk DC gerilim mevcuttur ve hattan akım akmaz. Telefon OFF-HOOK yapıldığında hat
voltajı telefonun 100-200 Ω civarında olan DC empedansı üzerinde akan 20-80 mA akım
dolayısı ile 6-10 V DC seviyeye düşer.
5. SANTRALLER
Teknolojik gelişmelere bağlı olarak, önceleri santralın sadece kendi aboneleri
görüşme yapabilirken, 1950 yılından sonra farklı santraller arası otomatik görüşme,
şehirlerarası ve milletlerarası otomatik görüşme imkanları sağlamıştır. Bütün bunlara bağlı
olarak işaretleşme sistemleri ve standartları geliştirilerek özellikle sayısal santrallerin ve
bilgisayar teknolojisinin telekomünikasyona girmesiyle çok amaçlı işaretleşme sistemleri
uygulanmaya başlanmıştır.
Otomatik telefon santralleri, giren arama talebini kaydetme, aranan numarayı
bulma, iki telefon hattını görüşme için ilişkilendirme, ücretlendirme başlama ve bitişini
kaydetme, konuşma bittiğinde hattı çözme işlemlerini insan müdahalesi olmadan
gerçekleştirilen ortak kontrollü sistemlerdir.
5.1.Türk Standartlarına Göre Teknik Bilgiler
• Cihazın polaritesi, Tip Ring uçlarının değişmesinden etkilenmemeli ve her iki polaritede
çalışmaya uygun olmalıdır
• Cihazın DC direnci, On-Hook durumunda 30 Saniye bekletildikten sonra 5mOhm dan
büyük olmalıdır. Bu duruma göre; 25vDc için çekeceği akım 5uA yı geçmemelidir.
• Cihazın zil sesi empedansı, 25 Hz ve 50 Hz 30 Vrms uygulandığında 6Kohm’dan büyük
olmalıdır.
• Cihazın zil algılama fonksiyonu 50 vDc beslemede 40-105 Vrms 25 Hz ve 50Hz (2 sn var,
4 sn yok) zil sinyalini algılayabilmelidir.
• Cihaz Loop durumunda yeteri kadar düşük DC direncine sahip olmalıdır.Cihaz en az 60 sn,
On-Hook durumunda bekletildikten sonra ve en az 1.2 sn Off-Hook durumunda kaldıktan
sonra akım ve gerilim değerleri 9 Volt =< 20 mA,14.5 Volt =< 42 mA olmalıdır.
• Cihazın AC empedansı, 50 mA DC akım üzerine bindirilmiş 800 Hz frekansında
Irms=1mA AC akım geçerken, gerilim (Vrms) 300-1000 ohm arasında olmalıdır.
• Cihaz, Off-Hook tan On-Hook a geçişte, 50 vDc beslemede ve Referans direnç değeri 2050
ohm iken çektiği akım 200 ms içinde 0.5 mA altına düşerek hattı doğru şekilde çözmelidir.
• Cihaz On-Hook tan Off-Hook a geçişte Santralın loop durumunu algılayabilmesi için 50
vDc beslemede ;
1. Referans direnç değeri 230 ohm iken, hat alındıktan sonra 20 ms içinde çektiği akım en az
49,6 mA olmalı ve 1200 ms boyunca bu akımı çekmelidir.
2. Referans direnç değeri 3200 ohm iken, hat alındıktan sonra 30 ms içinde çektiği akım en
az 12,8 mA olmalı ve 1200 ms boyunca bu akımı çekmelidir.
• Çevir sesi algılamadan arama yapan cihaz, 2-8 saniye arasında aramayı yapmalıdır.
• Çevir sesi algılayarak arama yapan cihaz, 0-8 saniye arasında aramayı yapmalıdır.
• Cihaz, aradığı numaranın meşgul olması / cevap vermemesi gibi nedenler ile ard arda
arama yapıyorsa, aramalar arası en az 5 saniye beklemeli ve en fazla15 arama yapmalıdır.
• DTMF tonlarında (hem alt gurup hem üst gurup tonları için) sapma toleransı maksimum
+/- %1.5 olmalıdır.
• DTMF Üst frekans gurubu için sinyal seviyesi –10 ile –4 dBm arasında olmalıdır.
• DTMF Alt frekans gurubu için sinyal seviyesi –12 ile –6 dBm arasında olmalıdır.
7
• DTMF Üst Alt frekans gurubu arasındaki sinyal seviye farkı –1 ile –4 dBm arasında
olmalıdır.
• DTMF Sinyal süresi en az 65 ms olmalıdır.
• DTMF sinyalleri arasında bekleme en az 65 ms olmalıdır.
6. Neden Telefon Hattında 48 V Kullanılır?
Kilometrelerce öteye ince bir telefon telinden güvenli bir şekilde veri aktarabilmek
için -48 V yeterli olduğu için seçilmiştir. Birçok ülkede, düşük gerilimle çalışan devrelerin
güvenli olması için, 50 V (DC) seviyesinin altı seçilir. Ayrıca 48 V’u üretmek çok kolaydır (4
tane 12 V’luk araba aküsü seri bağlanarak üretilebilir).
Fakat ülkeden ülkeye bu gerilim seviyesinde değişiklikler olabilir. 36 V ile 60 V
arasındaki gerilimler değişik ülkelerde kullanılmaktadır.
7. Telefon Hattının Bant Genişliği Nedir?
Telefon hattının bant genişliği Avrupa ülkeleri ile ABD’de 3 kHz’dir. Telefon hattı
vasıtasıyla 400 Hz ile 3.4 kHz frekanslı sinyaller iletilebilir.
8. TELEFON RING DEVRESİ
Sayısal girişleri olan bir ev otomasyonu sisteminde kullanıldığında bu devre, telefon
hattına çağrı geldiğinde sinyal üretir. Çoklu telefon hatlarında, her bir hat için bu devreden bir
adet kullanılarak hangi hatta çağrı geldiği belirlenebilir.
Şekil: Telefon Ring Devresi
Telefon hattına çağrı geldiğinde, gerilim, 90 Volt ve 20 Hz’lik ve bazı zamanlar
“Jingle Juice” olarak adlandırılan sinyal, hatta tespit edilir ve 100 k’lık dirençlerle
sınırlandırılan çok küçük bir akım akıtır. .02 μF’lık kapasite üzerinden akam bu küçük akım,
6N139 entegresi içindeki LED’i çalıştırır. 1N914 diyodu IR LED’i AC sinyalin negatif
alternansından dolayı oluşacak olan akımdan korur. LED infrared ışık yaydığında, bu
ışınlar fotodiyotu iletime geçirir ve çok küçük bir akım akıtır. Entegre devrenin içindeki
amplifikatör devresinin ilk transistörü bu küçük akımı arttırır ve ikinci transistörü
doyuma ulaştırarak toprağa çeker. Sonunda, harici olarak bağlanan 2N3906 transistörü
yükseltme işleminin son aşamasını gerçekleştirerek “Ring Detect” çıkışını lojik1
8
konumuna çeker. 0.1 μF’lık kondansatör AC darbeleri filtre ederek çıkışa temiz bir lojik1
sinyalinin verilmesini sağlar.
Bu devre telefon hattına çağrı geldiğinde çıkışa lojik1 verir, fakat telefon hattını
açabilecek kadar yeterli akımı çekemez.
9.DTMF (Dual Tone Multi Frequency ),( Çift Ton Çoklu Frekans )
DTMF Dual Tone Multi Frequency kelimelerinin baş harflerinden oluşur.Kelime
anlamı çift tonlu çoklu frekans kodlama sistemidir. DTMF esas olarak Amerikan ordusu için
Bell telefon laboratuvarlarında geliştirilmiş bir kodlama sistemidir. Daha sonra telefon
şebekelerinde bilgi yollamanın güvenli yolu olarak tercih edilmiş ve telefon abonesinin
santrala aradığı abone ile ilgili bilgileri ilettiği standart yöntem olarak günümüzde yaygın
olarak kullanılmaktadır.
DTMF Frekansları Yazılımla üretilip, ADC ve yazılımla çözülebilir. Ancak
karmaşık formüllere göre hesaplamalar yapılmalıdır. Özellikle çözümleme yazılımı
önemli ölçüde RAM işgal eder. Çözümlemek üretimine göre daha zordur. Bu
nedenler ile bir çok ticari cihaz DTMF çözümlemesi için hazır entegre devreler
kullanmaktadır. Gelişen teknoloji ile birlikte tek bir entegre devrede DTMF üretme,
çözümleme, hat durumunu test gibi özellikler bir arada bulunduğundan yeni ürünler
genelde yazılımı bir kenara bırakmışlardır. Yazılımla DTMF kodlarını çözebilmek için
aşağıdaki förmül kullanılır.
DTMF işareti,değişik frekanslı aynı genlikli iki adet saf sinüs dalgasının toplamından
oluşur. Örneğin telefonda “1” tuşuna basıldığında, 1209 Hz frekanslı ve 697 Hz frekanslı aynı
genlikli iki adet sinüs dalgasının toplamından oluşan sinyal hattın diğer ucuna gönderilir.
Tablo: DTMF Frekansları
“4” tuşuna basıldığında, 770 Hz frekanslı ve 1209 Hz frekanslı işaretler toplanıp, birlikte
gönderilir. Ardından telefon santrali bu ton çiftlerinden numarayı çözer.
Ton frekansları, gönderme ve alma işlemleri sırasında harmoniklerin ve diğer
problemlerin oluşmasını engelleyecek şekilde tasarlanmıştır. İşaretin iletim doğruluğu çok
9
önemlidir. Ton, nominalden +/- %1.5 kadar farklı olabilir. Yüksek frekanslı ton, en azından
ve tavsiye edildiği için, düşük frekanslı tondan daha kuvvetli olmalıdır. 4 dB fazla olması
yeterlidir.
Tuş takımındaki A, B, C ve D sinyalleri ilave işaretlerdir ve kökeni A.B.D.’nin askeri
“Autovon Phone Network” isimli ağına dayanır.
Bu tuşların orijinal isimleri ise; FO – Flash Override (Çok Yüksek Öncelikli), F –
Flash (Yüksek Öncelikli), I – Immediate (Acil) ve P – Priority (Öncelikli) şeklindedir. Bunlar
telefon ağında gerçekleşen bağlantıların öncelik seviyelerini belirlemek için kullanılır.
Günümüzde A, B, C ve D sinyalleri genel olarak amatör radyo uygulamaları gibi özel
uygulamalarda işaret kontrolünde kullanılır. Ayrıca modemlerde bu sinyalleri kullanırlar.Bu
tonlar uzun bir süredir genel amaçlı olarak kullanılmıyor.
9.1. Dial Tone ( Çevir Tonu )
Eğer hattı doğru şekilde alabildiysek yani santralı bizim hattımız için aktif
edebildiysek hattı açtığımızda duyduğumuz sesin kaynağıdır. 350+440 Hz den oluşan
kesintisiz sürekli sinyaldir.
9.2. Busy Tone ( Meşgul Tonu )
Aradığımız numaranın meşgul olması durumunda duyduğumuz 480+620 Hz den
oluşan ve 0.50 Sn. duyulan, 0.50 Sn. duyulmayan sesin kaynağıdır.
9.3. Ringing Tone ( Karşı Telefon Çalıyor Tonu )
Aradığımız numaranın telefonu çalarken duyduğumuz 440+480 Hz den oluşan ve 2
Sn. duyulan, 4 Sn. duyulmayan sesin kaynağıdır.
10
9.4.Congestion Tone ( Hatta Yığılma / Aramayı Tekrarla Tonu )
Telefonu açtığımızda, numara çevirirken veya çevirdikten sonra duyduğumuz
480+620 Hz den oluşan ve 0.25 Sn. duyulan, 0.25 Sn. duyulmayan sesin kaynağıdır.
9.5.ROH ( Karşı Telefon Açık )
1400 + 2060 / 2450 + 2600 Hz den oluşan ve duyulamayan yüksek frekanslı karşı
telefon açıldı bilgisidir.
10.DTMF (dual tone multi frequency) alıcı devresi
DTMF alıcısının görevi, telefon hattı üzerinde geçerli bir çift tonun varlığını kontrol
etmektir. Bu geçerli ton çifti tek bir rakamı ifade eder. Geçerli bir rakam sıralaması üretmek
için çiftler arasında uygun bir süre aralığı bırakılması gerekir. Aşağıdaki tabloda geçerli ton
çifti ve uygun süre için gerekli standartlar gösterilmiştir.
Tablo:Geçerli ton çiftleri ve uygun süreleri
Sistemde DTMF alıcısı olarak KT 3170 (MT 8870-CM8870) entegresi kullanılmıştır.
Tasarlanan devre;
11
Ayrıca;DTMF kodlama sistemi radyo amatörlüğünde yerini son yirmi yıl içinde
yaygın olarak
almıştır.
Günümüzde
telsiz
cihazlarının
çoğunda
DTMF
sinyallerini yollamaya ve almaya yarayan modüller ile tuş takımı bulunmaktadır.Bu
imkan sayesinde telsiz yardımıyla DTMF kodlu mesajlar, çağrı kodları yollamak;
uzaktan kumanda amaçlı rölelerin kontrolü gibi işler gerçekleştirilebilir.
DTMF sinyallerinin algılanıp kodunun çözülmesinde çok değişik yöntemler
kullanılmaktadır:filtre, entegre olarak üretilen kod çözücüler, DSP sayısal işaret
işlemcileri.
11.ON/OFF Hook Durumları
12
Telefonlara santralden bir çift kablo gelir.Bu kablolardan birine TIP diğerine ise RING
denir.Santral sürekli olarak RING üzerinden 48 V’luk bir DC akım verir.Telefon On-Hook
konumundayken yani kapalı iken devre yukarıdaki şekildedir.telefon içindeki switch devreyi
açık tutacak (akım çekmeyecek) şekilde durur.Ve devre açık olduğu için devreden akım
geçmez. Telefonun ahizesi kaldırıldığında yani Off-Hook konumundaki devre yukarıda
verilmektedir.
Ahize kaldırılınca telefonun switchi devreyi kapar ve santralin devreye verdiği 45
V’luk artık devre üzerinden akmaya başlar.Bunun sonucunda akım RING’den gelerek TIP
üzerinden santrale geri döner ve santral devrenin tamamlandığını anlayarak telefona çevir sesi
sağlar.Artık tüm görüşmeler bu devre üzerinden akar.Kullanıcı telefonu kapadığında devre
yeniden kesilir ve akım durur.
13
Şekil:Telefonun iç yapısı
12.ON/OFF hook dedektör ( hattı açma/kapama ) devresi
Bu devre telefon hattının on/off hook konumuna geçmesini sağlar.Off Hook
konumunda hat açık ve DTMF girişleri için hazırdır.
Transistorün beyzine optoizalatörden gelen sinyal sayesinde izalosyon
transformatörünün iki girişi kısa devre olur ve telefon hattı Off Hook konumuna girer. Eğer
başlangıçta hat off hook konumunda ise arayanın telefonuna meşgul tonu gönderilir. Sistemin
On Hook konumunda olması için Röleye sıfır gönderilir. İzolasyon transformatörünün iki
çıkışı DTMF alıcısı devresine giriş olarak bağlanır. Devre şeması aşağıda gösterilmiştir.
Şekil:On/Off ( Hattı açma/kapama ) hook dedektör devresi
14
Yukarıdaki şemda yine herhangi bir entegre devre kullanmadan mikrokontrol
tarafından hattın durumunu izlemek için veya tek hat üzerinden bağlantı işlemleri için
kullanılabilir.
13.Devre Tasarımı
Telefon hatları ve ülkemizde kullanılan standartlar hakkında gerekli bilgi sahibi
olduktan sonra devrenin tasarımına geçebiliriz.Devremiz mikroişlemci kontrollu olarak
tasarlancaktır.Tasarımda izlenecek yol;mikroişlemciler hakkında gerekli bilgi sahibi
olmak,sistemde kullanılan yardımcı elektronik elemanları tanımak,baskı devre ve lehimleme.
14.Tasarlanacak Olan Sistemin Özetlenmesi
PIC 16F877 entegresi hakkında gerekli bilgiyiedindikten sonra artık devremizin
tasarımına geçebiliriz.Devremizi ana hatlarıyla özetleyecek olursak;Telefon ring devresinden
telefonun kaç defa çaldığı tesbit edilir.Önceden belirlenen sayı kadar telefon çaşdıktan sonra
mikroişlemci sinyal göndererek telefon hattını açar.Artık iletişim başlamıştır.İlk önce
belirlene şifre ile sisteme giriş yapılır.Daha sonra karşı telefondan açılması istenen elektirkli
veya elektronik devrenin sistem numarasını telefon keypad inden tuşlar.Devremizdeki
CM8870 entegresi DTMF sinyali şeklinde gelen tuş numarasının kodunu çözerek 4 bitlik
sayıya çevirir ve mikroişlemci girişine gönderiri.Mikroişlemci bu sayıyı tesbit eder ve ilgili
çıkışını aktif eder.Eğer cihaz off durumuna geçirilmek isteniyorsa bu sefer ilgili çıkışın
kapatılması için atanılan numara tuşlanır ve aynı işlemler gerçekleşerek mikroişlemci çıkışı
off yapar.
Tüm bu işlemler sırasında kullanılan elemanlar ve adım adım nasıl etkilendikleri
ileride daha da geniş açıklancaktır.
15
Şekil:Tasarlancak sistemin blok diyagramı
15.Sistemi ana Hatlarıyla Tasarlamak
Şekil:Sistemin kalbi sayılan CM8870 uygulama devresi
Yukarıda görülen devre şemsı PROTEUS programı ile simule edilmiş ve
çalıştırılmıştır.Bu devre CM8870 entegresinden gelen verileri işleyerek ilgili çıkışları aktif
yapabilmekte ve durumu LCD ekranda izlenebilemektedir.Devre bu hali ile telefon
hatlarından cihaz kontrolü yapmaya uygundur.Fakat tasarlanan devre telefon hattını
açamamaktadır.Örneğin otomatik cevaplama seçeneği bulunan ev veya cep telefonları ile
direk bu devre aracılığı ile uzaktan kontrol yapılabilmektedir.Biz devremizi telefon
cihazından bagımsız çalıştırmak istedigimiz için yukarıdaki devreye ek birkaç özellik daha
16
ekleyeceğiz.Bunlardan en önemlileri telefonun kaç defa çaldığını tesbit etmek için telefon
ring devresi ve telefon hattını açmak için kullanacagımız devre.Tüm bunlar kompleks gibi
görünselerde hepsi küçük basit tasarımlardır.Telefon ring devresi ve telefon hattını on/off
yapmak için kullanacağımız devreleri önceki konularda bahsetmiştik.Şimdi ise devrenin geri
kalanını tasarlayalım.
16.Tüm alt Devrelerden Son Tasarıma Geçiş
Bahsettiğimiz ve yularıda devrenin kalbi sayılan blogu oluşturduktan sonra tüm
alt devrelerden artık bir sistem oluşturabiliriz.İlk önce yukarıda da bahsettigimiz devreleri
bizim uygulamamıza göre biçimlendirmek ve sisteme uygunlaştırmak gerekmektedir.
16.1 Telefon Ring Algılama Devresi
Şekil:4N25 Optokuplorun ring devresindeki kullanımı
İlk önce telefon hattının çalıp çalmadığını ve çalıyorsa bunu mikroişlemci girişine
uygun hale getirecek olan devreyi tasarlamalıyız.Daha önce bu konunun temellerinden
bahsetmiştik.Bu işlemde dikkat edilmesei gereken husus 45-110 V arası olan telefon hattını
5V kullanan pic ve diğer devre elemanlarından yaıltmak olacaktır.Bu şekilde tasarlanan devre
aşağıda görülmektedir.
Şekil:4N25 ile Yapılmış ring dedektör devresi
Tasarlanan devrede 4N25 optokuplor telefon hattı ile sistem kartınıs izole etmek için
kullanılmıştır.Telefon çaldıgında yani ring sinyali hatta gözüktügünde giriş kısmında bulunan
17
dirençler ile sınırlandırılan akım optokuplor içindeki IR diyota iletilir.IR diyotun gönderdigi
ışık fototransistörün yüzeyine düşer ve C-E arsında mV mertebesinde akım akmasını
sağlar.Burada kullanılan D1 diyotu ise ring sinyalinin negatif alternasından optokuplorün
zarar görmesini engellemektir.Dolayısı ile C ucunda bulunan R direnci üzerinden alınan çıkış
sayesinde mikroişlemcide kullanılmak üzere akımı yükseltilip lojik seviyede çıkış alınır.Ring
sinyali her geldiginde yani telefon her çaldıgında R direnci üzerinden alınan çıkış lojik 1 (5V)
olacaktır.Böylece mikroişlemci portun kaç defa lojik seviyesinin değiştini hesaplayarak
telefon hattını açmak yani OFF/Hook yapmak için ilgili sinyali sisteme gönderir.Çıkışa bir
kondansatör koyarak çıkışın daha düz bir sinyal olması sağlanabilir.
Şekil:4N25 Bacak Yapısı
Yukarıda 4N25 optokuplörün yapısı görülmektedir.Alttaki şekilde ise tipik bir
uygulama devresi görülmektedir.
Şekil:4N25 Optokuplor Tipik uygulama devresi
4N25:4N25 entegresi bir optokuplordür.Yapısında bir fototransistör ve led vardrı.1 ve
2 nolu uçlarından uygulanan gerilim ile led ışık saçar.Bu ışıklar fototransistörün kesimden
iletime geçmesini sağlar.Bu entegrenin en büyük özelliği 1-2 ve 4-5 uçları arasında herhangi
bir fiziksel bağlantının olmamasıdır.Dolayısı ile en büyük kullanım alanı yatlım 2 farklı
gerilim seviyesini yalıtmaktır.
16.2 Telefon Hattını OFF/HOOK Yapan devre
18
Şekil:Telefon On/Off hook devresi
Yukarıda tasarlanan devre röle kontrol devresidir.Mikroişlemci hattın kaç defa
çaldığını tesbit eder ve yukarıdaki devrenin girişine sinyal gönderir.Transistörü tetiklenir ve
E-C arası akaım akar.Akım yolu üzerindekş röle enerjilenir ve kontaklarını kapatır.Normalde
kapalı kontagına telefon hattı açık kontagına ise R direnci bağlıdır.Kontaklar çekilince telefon
hattında R direnci üzerinden akım akmaya başlar ve santral bu akımı tebit ederek telefonu
OFF/Hook yani açar.Artık sisteme DTMF tonu ile bilgi gönderilme işlemi başlamıştır.
16.3 Sistem Beslemesi
Pic,Lcd display v.s elemanlar +5V gerilim seviyesinde çalışmaktadır.Özellikle Picin
kararlı çalışabilmesi için stabil olarak +5v gerilime maruz kalmalıdır.Gerilim seviyesinde
dalgalanma olursa pic resetlenebilir,veri kaybı yaşanabilir.Buda istenmeyen bir durumdur.Bu
yüzden entegre devre olarak kullanılan reğülatör devresi kullanmak gereklidir.Bu tip
entegreler entegrenin çıkış gerilimi miktarından en az 3V fazla beslemeyle kullanmak
entegrenin çıkışının stabilitesi açısından önemlidir.Yani bizim için gerekli olan +5v u entegre
çıkışında stabil olması için en az +8V ile beslememiz gereklidir.
Tasarlayacağımız reğülatör devresinde bu iş için en çok tercih edilin entegre
devrelerden olan LM78XX serisi entegrelerden LM7805 olacaktır.Bu entegre yukarıda
bahsettigimiz gerek ve yeter şartlar sonucunda çıkışında reğüleli tam DC +5v
vermektedir.Çıkış akımı ise 1A civarında olup besleme için yeterli seviyededir.Bu şekilde
tasarlanan devre şeması aşağıda görülmektedir.
19
Şekil:7805 Regülatör Devresi
Devrede kullanılan D1 diyotu yapılabilecek ters polarizasyonu önlemek için
kullanılmıştır.
Şekil:78XX serisi entegre bacak bağlantısı
18. Devre Şeması
20
18. Devrenin Çalışması
21
Tasarlana sistem önceki konularda da bahsettigimiz gibi kısaca telefon hatlarını
kullanarak uzakten cihaz kontrol etmeyi amaçlamaktadır.
Sistemi kullanıma hazır hale getirmek için DF tipi santrale bağlı telefon hattı
(Ülkemizde ve yaygın olarak bu hat kullanılmaktadır) ve yukarıda açık şeması verilen
devremizi kurmamız gerekmektedir.
Genel olarak sistemin çalışması esnasında bir kanalın açılıp kapatılması sırasında
aşağıdaki olaylar meydana gelmektedir.
Sisteme bağlı olan telefon hattının numarası aradığımızda (pice yazılan programa
göre) 5 defa hat çaldıktan sonra pic bunu ağlılar ve telefon hattını açar.Sistemi kullanıma
hazır hale getirmek için önceden pici programlarken yazdıgımız şifreyi teker teker sistemle
bağlantı kurdugumuz telefondan tuşlarız ve sistem açık hale gelir.Bundan sonra yine
tuşladığımız numaralar göre cihazın çıkış kanallarını ve buralara bağlı cihazları açıp
kapatabilriz.Örneğin 1.kanaldaki cihazı açmak için 1 numaralı tuşa bastık ve 1.kanal aktid
oldu.Biz sistemden çıksakta yani sisteme bağlandıgımız telefonu kapatsakta 1.kanal sürekli
aktif olur ve bu kanala bağlı cihaz sürekli çalır.Bunu devre üzerindeki LCD ekrandan da
okuyabiliriz.Daha sonra 1.kanalı pasif yapmak için yani kapatmak için 2 tuşuna basmamız
gerekmektedir.Tekrar sistemin bağlı olduğu telefon numarası aranır,şifre girlir ve 2 tuşuna
basarak 1.kanalı kapatabiliriz.Sistemin çalışması diğer kanallar için de aynıdır.
Sistemin yukarıdaki bilgileri algılamasının devre üzerinde nasıl gerçekleştiğine birde
bakalım.
Telefonun 5 defa çalmasını alğınalamk için ring dedektör devresini kullandık.Telefon
hattında ring sinyali varken dirençler yardımıyla reğüle edilen sinyal opto-kuplor ilede yalıtılır
ve çıkışında telefonun çalma anını lojik olarak çıkışına verir.Bu çıkış picin kesme interrupt
bacapına baplı oldugu için buradan lojik 1 geldiği anda pic bu bacaktan 4 defa daha lojik
darbenin gelmesini bekler.4. darbede geldikten sonra pic röleyi aktif etmek için atanmış olan
bacagına lojik 1 göndererek rölenin kontaklarını çekmesini sağlar ve röle kontaklarına bağlı
telefon hattı ve direnç kısa devre olarak telefon hattından küçük bir akım akamsını sağlar ve
telefon hattı açılır.Telefon hattı açıldıgında LCD ekran üzerinde de uyarı yazısı çıkar.Daha
sonra sistemin kullanıma girmesi için şifre girmemiz gerekmektedir.
Picin telefon dan tuşladığımız numaraları alğılamsı CM8870 entegresinin telefon
hattından gönderilen DTMF kodlarını çözüp çıkışına binary olarak aktarması mantıgına
dayanmaktadır.Bu entegre DTMF kodlarını 5 bitlik binary sayıya çevirir.Tuşladıgımız şifre
haneleri örneğin 1234 olsun.1 tuşunda bastığımaz zaman telefon hattında DTMF sinyali
olarak giden 1 sinyali CM8870 in uçlarına iletilir.CM8870 bu sinyali binary sayıya çevirir ve
çıkış uçlarında 00001 şeklinde görülür.Buradaki 1 ler ve 0 lar lojik ifadeler oldugu için pic
bunu ağlılar ve telefondan hangi tuşa bastığımızı ağlılar.Eğer şifrenin diğer haneleride
doğruysa pic bundan sonra basılan tuşları kanalları aktif pasif yapmak için kullanır.Tüm
bunlar yine LCD üzerinde gösterir.
Şifreyide girdikten sonra 2 numaralı kanalı aktif yapalım.2 numaralı çıkışı aktif
yapmak için 3 pasif yapmak içinde 4 tuşlarına basmamamız gereksin.3 tuluna bastıgımızda
CM8870 entegerisinin çıkışında 00011 lojik çıkışı görülür.Pic bunu algılar ve 2 numaralı
kanalın çıkışına bağlı ucunu lojik 1 yapar ve çıkışındaki cihaz çalışmaya başlar.Bir süre sonra
cihazı kapatmak için tekrar sisteme giriş yapılır,kanalı pasif yapmak için 4 numaralı tuşa
basılır ve cihaz kapanır.Yine tüm bunlar LCD ekran üzerindende izlenebilinir.
22