非可視直按式樓宇對(duì)講系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

下面是一套完整的1+1線(xiàn)制非可視直按式樓宇對(duì)講系統(tǒng)的原理圖。這套系統(tǒng)每戶(hù)分機(jī)只需兩根線(xiàn)無(wú)極性連接到主機(jī)，只有被訪(fǎng)客按鍵呼叫的分機(jī)才可與主機(jī)通話(huà)和開(kāi)鎖、分機(jī)沒(méi)掛好也不會(huì)泄漏隱私、某一住戶(hù)分機(jī)短路或損壞后其它分機(jī)可照常使用。

圖四

圖五

圖六

圖七

在圖4中，六反相器CD40106的第4個(gè)反相器U2D和外圍電路（電阻R53、R56、R49、R50、R57，電解電容E19，二極管D17、D19、D21和三極管Q12）構(gòu)成了系統(tǒng)復(fù)位電路。按鍵S100～S115和電阻R100～R107、R116～R123構(gòu)成房號(hào)按鍵陣列。電壓比較器U1C、U1D和外圍的電阻R54、R52、R45、R55、R38、R46、R44、R48，電解電容E16，二極管D12，三極管Q10、Q13構(gòu)成了按鍵檢測(cè)電路。其中U1C是錯(cuò)誤按鍵（多按鍵按下）檢測(cè)；U1D是正確按鍵按下檢測(cè)。反相器U2B和外圍的電解電容E17、E18，二極管D11、D14、D15、D16，電阻R41、R43構(gòu)成兩路戶(hù)選脈沖產(chǎn)生電路，一路當(dāng)按鍵按下時(shí)產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖；另外一路當(dāng)復(fù)位電路復(fù)位時(shí)產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖。圖5中的三極管Q1、Q2和外圍的電阻R3、R22、R15、R23、R16、R25、R20、R17、R28，電容C1，電解電容E4、E6、E5、E1、E2，麥克風(fēng)MK1構(gòu)成主機(jī)通話(huà)電路中的送話(huà)電路；電阻R21、R4、R2構(gòu)成通話(huà)電路中的消側(cè)音電路；集成功率放大器U3和外圍的電解電容E7、E3、E10、E11，電阻R5、R1、R27，微調(diào)電阻RV1構(gòu)成通話(huà)電路中的受話(huà)電路；三極管Q3和電阻R6構(gòu)成通話(huà)電路中的靜音電路?！岸＿恕币艏蓧KU4和外圍的三極管Q5，電阻R7、R8、R10，二極管D1、D3，電解電容E23、E8構(gòu)成振鈴電路。圖6、圖7中的通用八D鎖存器U100、U101和外圍的三極管Q100～Q115，電阻R108～R115、R124～R131，保護(hù)二極管D100～D115構(gòu)成核心戶(hù)選電路。八D鎖存器U100的Q0～Q7端分別連接電阻R108～R115，電阻R108～R115的另一端分別接三極管Q100～Q107的基極，三極管Q100～Q107的集電極和發(fā)射極分別與保護(hù)二極管D100～D107兩端并聯(lián)；八D鎖存器U101的Q0～Q7端分別連接電阻R124～R131，電阻R124～R131的另一端分別接三極管Q108～Q115的基極，三極管Q108～Q115的集電極和發(fā)射極分別與保護(hù)二極管D109～D115兩端并聯(lián)。其中的通用八D鎖存器U100、U101（例如：HC373八D鎖存器）也可采用八D觸發(fā)器（HC374八D觸發(fā)器）。

電壓比較器U1A和外圍的電阻R33、R36、R32、R31、R35、R11，電解電容E9構(gòu)成分機(jī)摘掛機(jī)檢測(cè)電路。反相器U2E和外圍的三極管Q4，電阻R13、R9，單刀雙擲繼電器RL1，保護(hù)二極管D7構(gòu)成通話(huà)振鈴選擇電路；E12和R26讓主機(jī)在分機(jī)振鈴時(shí)可聽(tīng)到回鈴音。三極管Q7和外圍的電阻R29、R30，穩(wěn)壓二極管Z1，保護(hù)二極管D2構(gòu)成一個(gè)大約為23mA的電流源，給住戶(hù)分機(jī)供電。接線(xiàn)柱CON1、CON101、CON102構(gòu)成了分機(jī)接口電路，其中CON1是總線(xiàn)，接所有分機(jī)；CON101和CON102都是分戶(hù)線(xiàn)，分別接相應(yīng)房號(hào)的分機(jī)。電壓比較器U1B和外圍的電阻R33、R36、R32、R31、R35、R34、R24、R19，電解E9、E13，三極管Q9、Q8，保護(hù)二極管D6，D8構(gòu)成開(kāi)鎖電路。

系統(tǒng)供電電源（12V直流）從CON5輸入，分兩路：一路通過(guò)二極管D23提供給開(kāi)鎖電路；另外一路通過(guò)二極管D22極性保護(hù)，電容E21、C4濾波得到12V裝置系統(tǒng)電源VDD。同時(shí)經(jīng)過(guò)限流電阻R59和三端穩(wěn)壓芯片U5和外圍的C5、E22、C3得到5V的VCC電源給戶(hù)選電路的八D鎖存器供電。VCC經(jīng)過(guò)D1、D3降壓得到3.6V的電壓供振鈴芯片U4工作。

當(dāng)主機(jī)上電時(shí)，電解電容E14有一個(gè)經(jīng)電阻R37充電的過(guò)程，其電壓從0V上升到VDD，通過(guò)反相器輸入保護(hù)電阻R40耦合到U2A的輸入端，U2A輸出端輸出一個(gè)高電平的脈沖，一路通過(guò)D9、R14，Q6導(dǎo)通，控制系統(tǒng)摘掛機(jī)檢測(cè)電路和開(kāi)鎖檢測(cè)電路，防止裝置上電誤操作和上電開(kāi)鎖；另外一路通過(guò)D10、R42、Q11、R39產(chǎn)生一個(gè)鎖存脈沖，因?yàn)檎Ｉ想姇r(shí)是沒(méi)有任何房號(hào)按鍵被按下的，所以戶(hù)選電路將斷開(kāi)所有住戶(hù)分機(jī)，系統(tǒng)開(kāi)始正常工作。

當(dāng)訪(fǎng)客按下某一個(gè)房號(hào)按鍵后，VCC（+5V）經(jīng)過(guò)R51、房號(hào)按鍵和按鍵對(duì)應(yīng)的下拉電阻分壓后得到大約2.5V的電壓輸入到按鍵檢測(cè)電路的電壓比較器的U1D的正輸入端；因?yàn)樨?fù)輸入端的電壓為VCC經(jīng)過(guò)R45、R55分壓得到的3.97V，所以U1D輸出一個(gè)低電平，三極管Q13導(dǎo)通輸出12V高電平，一路給復(fù)位電路的延時(shí)電容E19充電，U2D輸出低電平，Q3截止，放開(kāi)對(duì)通話(huà)電路的靜音；一路通過(guò)U2C反相輸出低電平，Q5截止，觸發(fā)U4發(fā)出“叮咚”的振鈴音；另外一路通過(guò)E18、D14、R43使U2B輸出一個(gè)低電平脈沖，經(jīng)過(guò)Q11反相、電壓變換后輸出給74HC373一個(gè)高電平脈沖，觸發(fā)D鎖存器，由于當(dāng)前只有訪(fǎng)客按下按鍵的D鎖存器的輸入端為高電平，其它D鎖存器的輸入端都為低電平，所以，只有當(dāng)前按鍵的D鎖存器輸出高電平，對(duì)應(yīng)的三極管導(dǎo)通，該房號(hào)分機(jī)接入總線(xiàn)，其它分機(jī)都與總線(xiàn)斷開(kāi)。

當(dāng)住戶(hù)分機(jī)接入后，由于分機(jī)此時(shí)是掛機(jī)的，分機(jī)AUDIO總線(xiàn)上的電壓大于9.2V，經(jīng)過(guò)電阻R33、R36分壓，E9濾波后輸入到摘掛機(jī)檢測(cè)電路的電壓比較器U1A的正輸入端（大于3.8V）；負(fù)輸入端由電阻R32、R31、R35對(duì)VCC（+5V）分壓得到大約3.7V的電壓，U1A輸出高電平，經(jīng)過(guò)U2E反相后Q4截止，通話(huà)、振鈴選擇電路的RL1接通AUDIO總線(xiàn)，U4發(fā)出的振鈴音經(jīng)過(guò)U3放大后一路通過(guò)RL1輸出到AUDIO總線(xiàn)推動(dòng)分機(jī)揚(yáng)聲器振鈴，提示用戶(hù)有客人來(lái)訪(fǎng)；另外一路經(jīng)R26衰減到主機(jī)的揚(yáng)聲器發(fā)出輕微的回鈴音，提示訪(fǎng)客正在呼叫該住戶(hù)，請(qǐng)稍候。

當(dāng)住戶(hù)聽(tīng)到振鈴后，摘機(jī)通話(huà)，AUDIO總線(xiàn)上的電壓大約為6V，摘掛機(jī)檢測(cè)電路U1A輸出低電平，一路通過(guò)U2F反相后輸出高電平，使Q5一直導(dǎo)通，防止通話(huà)后再次振鈴；另外一路通過(guò)U2E反相輸出高電平，Q4導(dǎo)通，RL1接通主機(jī)揚(yáng)聲器，進(jìn)入通話(huà)。主機(jī)的麥克風(fēng)MK1拾取訪(fǎng)客的聲音，通過(guò)E6耦合Q1放大后通過(guò)E5經(jīng)過(guò)Q2放大后在Q2的C、E極輸出相位相反的兩個(gè)信號(hào)。其中C極的一路信號(hào)經(jīng)過(guò)E1、E2直接送到AUDIO總線(xiàn)送往被選通的分機(jī)；另外一路信號(hào)經(jīng)電阻R21、R4、R2構(gòu)成的消側(cè)音電路和E極的反相信號(hào)疊加，互相抵消，防止被主機(jī)受話(huà)電路放大造成自激嘯叫。住戶(hù)分機(jī)來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)E1、E2、R21、R4、E7、R5到達(dá)微調(diào)電阻RV1后輸入功率放大器U3放大，并經(jīng)過(guò)E11、E12、RL1推動(dòng)揚(yáng)聲器LS1發(fā)出聲音，調(diào)節(jié)RV1可調(diào)整主機(jī)受話(huà)音量的大小。

住戶(hù)確認(rèn)訪(fǎng)客并按下開(kāi)鎖鍵為客人開(kāi)鎖，AUDIO總線(xiàn)上的電壓小于4V，開(kāi)鎖檢測(cè)電路U1B輸出低電平，通過(guò)E13充電使Q8、Q9導(dǎo)通，12V電源給電控鎖供電，電控鎖開(kāi)鎖，大約2秒左右E13充滿(mǎn)電，Q8、Q9截止，防止住戶(hù)開(kāi)鎖鍵短路造成電控鎖一直供電從而燒毀。D6是E13放電二極管，R19是為了Q8、Q9平時(shí)更好地截止，D8防止電控鎖的反向電動(dòng)勢(shì)擊穿Q8、Q9。

通話(huà)結(jié)束后，住戶(hù)分機(jī)掛機(jī)，摘掛機(jī)檢測(cè)電路的U1A輸出高電平，一路通過(guò)U2E使Q4截止，RL1復(fù)位；另外一路通過(guò)E15、R58組成的微分電路產(chǎn)生一個(gè)高電平的脈沖，觸發(fā)Q12導(dǎo)通，將E19上的存儲(chǔ)的電放掉，U2D變成高電平，使Q3導(dǎo)通對(duì)主機(jī)的通話(huà)電路靜音，同時(shí)在跳變的過(guò)程中經(jīng)過(guò)E17、D11、R43、U2B產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖，經(jīng)過(guò)Q11反相、電壓變換后輸出給74HC373一個(gè)高電平脈沖，觸發(fā)D鎖存器。由于當(dāng)前沒(méi)有任何按鍵按下，所有房號(hào)的分機(jī)都被截止斷開(kāi)。整個(gè)裝置復(fù)位，等待下一次操作。如果通話(huà)結(jié)束后，住戶(hù)分機(jī)沒(méi)有掛好，那么E19上存儲(chǔ)的電通過(guò)R56放電，當(dāng)E19上的電壓變成低電平時(shí)，U2D翻轉(zhuǎn)輸出高電平，整個(gè)裝置也會(huì)復(fù)位，E19放電的時(shí)間也就是允許的最長(zhǎng)通話(huà)時(shí)間可通過(guò)改變E19和R56的數(shù)值來(lái)調(diào)節(jié)。

當(dāng)有一個(gè)以上的房號(hào)按鍵被按下時(shí)，按鍵錯(cuò)誤檢測(cè)電路的電壓比較器U1C的負(fù)端輸入電壓將小于正端輸入電壓（R54、R52對(duì)VCC分壓得到的1.88V），U1C輸出高電平，一路通過(guò)E16充電讓Q10導(dǎo)通，把所有當(dāng)前有按鍵按下的D鎖存器的輸入端下拉為低電平；另外一路通過(guò)D19、R50使得Q12導(dǎo)通把E19存儲(chǔ)的電放掉，U2D翻轉(zhuǎn)輸出高電平，復(fù)位整個(gè)裝置。這樣，就可以避免多位住戶(hù)的分機(jī)在同時(shí)都被接通、振鈴和通話(huà)。

圖八

在圖8中，電阻R1，電解電容E1，E2構(gòu)成了分機(jī)振鈴直流負(fù)載電路。二極管D1～D4構(gòu)成分機(jī)通話(huà)電路的引向橋電路；三極管Q1、Q2和外圍的電阻R3、R6、R9、R16、R17、R2，電容C2、C5，電解電容E4、E5、E6，麥克風(fēng)MK1構(gòu)成通話(huà)電路的送話(huà)電路；電阻R7、R15構(gòu)成通話(huà)電路的消側(cè)音電路；三極管Q3、Q4和電阻R19、R20、R10、R18、R8，電容C1，保護(hù)二極管D5構(gòu)成通話(huà)電路的受話(huà)電路。

當(dāng)分機(jī)被選通后，主機(jī)發(fā)來(lái)的振鈴信號(hào)通過(guò)FSW1叉簧開(kāi)關(guān)、振鈴直流負(fù)載電路，直接加在揚(yáng)聲器SP1的兩端，推動(dòng)SP1發(fā)出振鈴音，提示住戶(hù)。因?yàn)镋1、E2構(gòu)成了無(wú)極性電容，所以不管分機(jī)的兩條總線(xiàn)極性如何，都可正常振鈴。D5起保護(hù)三極管Q3的作用。

分機(jī)摘機(jī)后，主機(jī)的音頻信號(hào)通過(guò)FSW1叉簧開(kāi)關(guān)，D1～D4引向橋電路，R7、E3耦合，經(jīng)過(guò)Q4、Q3受話(huà)電路放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器SP1發(fā)出聲音；而住戶(hù)說(shuō)話(huà)的聲音經(jīng)麥克風(fēng)MK1拾取后通過(guò)R9，C2耦合，Q1、Q2送話(huà)電路放大后，通過(guò)引向橋電路和叉簧開(kāi)關(guān)輸出到總線(xiàn)上。因?yàn)橛幸驑駾1～D4，所以不管分機(jī)的兩條總線(xiàn)極性如何，分機(jī)都可正常通話(huà)。

市面上的兩線(xiàn)無(wú)極性非可視分機(jī)，都是把4個(gè)二極管構(gòu)成的引向橋電路加在總線(xiàn)輸入端，信號(hào)進(jìn)來(lái)后先經(jīng)過(guò)引向橋電路再由叉簧開(kāi)關(guān)控制去振鈴電路還是通話(huà)電路。這樣，分機(jī)振鈴信號(hào)會(huì)先被引向橋電路衰減，分機(jī)振鈴音量也會(huì)被降低，有時(shí)會(huì)造成住戶(hù)聽(tīng)不到振鈴音而漏過(guò)客人。而本分機(jī)電路把引向橋加在叉簧開(kāi)關(guān)后，只用在分機(jī)通話(huà)電路中，不影響振鈴電路，不會(huì)衰減振鈴音量，經(jīng)實(shí)測(cè)可提高分機(jī)振鈴音1～4分貝，并且不增加成本。

本電路設(shè)計(jì)已經(jīng)獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利，并授權(quán)廈門(mén)譽(yù)誠(chéng)科技有限公司生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)一年多的實(shí)地安裝使用證明，該系統(tǒng)從黑龍江省嚴(yán)冬零下30多度到海南省酷暑40多度都工作穩(wěn)定可靠，必將推動(dòng)技術(shù)先進(jìn)的1+1線(xiàn)制樓宇對(duì)講系統(tǒng)在神州大地的進(jìn)一步普及。