Сущность телефонной связи заключается в том, что звуковые колебания, созданные голосом человека, преобразуются в подчиненные тому же закону электрические колебания и передаются по проводам на нужные расстояния, где после обратного преобразования воспроизводятся в виде звуковых колебаний. Поэтому, чтобы осуществить связь в обоих направлениях, необходимо в каждом пункте иметь передающее и принимающее устройства. Передающим устройством является микрофон, преобразующий звуковые колебания в электрические, а принимающим — телефон, преобразующий электрические колебания в звуковые.
На судах применяют батарейную и безбатарейную телефонную связь. На рис. 1, а приведена схема батарейной телефонной связи, состоящая из микрофона М, телефона Т, линии связи Л и источника тока Е. При замыкании контакта К в цепи потечет постоянный ток. Если разговаривать перед микрофоном, мембрана 3 будет колебаться, уплотняя и разрыхляя угольный порошок 2, помещенный в угольную колодку 1, что приведет к изменению величины сопротивления микрофона. Это вызовет в замкнутой цепи пульсирующий разговорный ток, который, протекая по обмотке телефона, создает в его сердечнике 4 пульсирующий магнитный поток. Под действием этого потока мембрана телефона будет колебаться, издавая звуки, переданные в микрофон.
На рис. 1, б приведена схема безбатарейной телефонной связи, в которой микрофон и телефон устроены одинаково. Они состоят из постоянного магнита 1, сердечника 2, катушки 3 и мембраны 4. Мембрана, при отсутствии разговора, под действием постоянного магнита несколько вогнута и магнитный поток постоянен. Если разговаривать перед устройством А, выполняющим роль микрофона, то колебание мембраны будет изменять его магнитный поток, вследствие чего в катушке микрофона наведется переменная э. д. с. Эта э. д. с. в телефонной цепи создав переменный ток разговорной частоты, который вызовет в сердечнике устройства Б, выполняющего роль телефона, переменный магнитный поток. Этот магнитный поток наложится на магнитный поток постоянного магнита и будет усиливать его при совпадении и уменьшать при несовпадении их направлений. Мембрана телефона Б при этом будет колебаться, воспроизводя звуки, произнесенные перед микрофоном А. Постоянный магнит в микрофоне необходим для создания переменной э. д. с. В телефоне он усиливает звучание и исключает искажения воспроизводимого звука, вызванные удвоением частоты.
Микрофонные и телефонные капсюли, угольные и электромагнитные, применяют в судовых телефонных аппаратах.
В аппаратах батарейной связи применяют микрофонные капсюли МК—10, МК—59—СО и телефонные капсюли ДЭМ-4М, ТК, ТА-56М-50 Ом и другие, а в безбатарейной—в основном капсюли типа ДЭМ-4М. На рис. 2 дан общий вид дифференциального электромагнитного капсюля ДЭМ-4М. На круглой пластине 1 из алюминиевого сплава крепятся все детали.
Рис. 1. Схема телефонной связи: а — батарейной; б — безбатарейной
Сверху на пластину накладывается конусная бронзовая гофрированная мембрана 4. Крышка 2, имеющая отверстия для прохождения звуковых волн, винтами 7 крепится к пластине 1. Снизу на пластину монтируются детали электромагнита, стойки крепления его якоря и пластмассовая плата 15 с зажимами 14. Электромагнит состоит из двух полюсных наконечников 6 и 9 в виде скоб, двух постоянных магнитов, двух катушек 12 и якоря 13. Полюсные наконечники прижимаются к постоянным магнитам четырьмя винтами, два из которых одновременно крепят электромагнит к пластине 1 совместно с винтом 5. Якорь является сердечником катушек электромагнита и тягой 3 связан с мембраной. В состоянии покоя якорь удерживается пружинами 11 в середине зазоров. Капсюль снизу закрыт крышкой 10 и уплотнен резиновой прокладкой 8. Выход платы 15 уплотнен прокладкой 16.
В режиме микрофона (рис. 3) капсюль работает следующим образом. В спокойном положении концы якоря находятся в середине зазоров. Поэтому оба конца якоря обладают одинаковым магнитным потенциалом и магнитные силовые линии потока Ф0 постоянных магнитов не проходят вдоль якоря (рис. 3, а). При разговоре под действием звуковых волн мембрана будет колебаться. В результате концы якоря будут менять свое положение в зазоре, приближаясь то к одной паре полюсных наконечников, то к другой (рис. 3, б). При этом магнитное равновесие нарушается и магнитные силовые линии потока Ф0 стремясь пройти по пути наименьшего магнитного сопротивления, будут замыкаться через якорь то в одном, то в другом направлении, в зависимости от положения концов якоря. В результате появится переменный магнитный поток Ф, который, пересекая обмотки катушек капсюля, индуктирует в них переменную э. д. с. Эта э. д. с. в цепи катушки телефона другого аппарата создает переменный разговорный ток, который вызывает колебание его мембраны.
Рис. 2. Капсюль типа ДЭМ-4М
В режиме телефона (рис. 4) принцип действия капсюля заключается в следующем. В спокойном положении, когда ток в обмотках отсутствует, свободные концы якоря находятся в состоянии равновесия.
При разговорном переменном токе, протекающем от микрофона по обмотке катушек, возникает переменный магнитный поток. Этот поток поочередно (см. рис. 4. а, б) в зависимости от полуволны тока, в одних накрестлежащих воздушных зазорах будет совпадать с магнитным потоком постоянных полюсов Ф0, а в других — направлен встречно. В результате, в одном зазоре общий поток возрастет, а в другом — уменьшится. Поэтому нарушится равновесие, и под действием возникших сил концы якоря поочередно будут притягиваться к полюсам с большим магнитным потоком. Якорь, воздействуя на мембрану, заставит ее колебаться согласованно с мембраной микрофона передающего аппарата.
Электромагнитные капсюли надежны, не требуют источника питания, прочны, обладают малыми искажениями, устойчивы к вибрации и изменениям температуры (от — 40 до +50° С), но неприменимы при высоком уровне шума.
Кроме микрофонных и телефонных капсюлей, в судовых телефонных аппаратах применяются различные сигнально-вызывные и вспомогательные устройства. К сигнально-вызывным устройствам относятся: звонки, индукторы, прерыватели световой сигнализации, вибропреобразователи, зуммеры, сигнальные лампы и бленкеры. К вспомогательным устройствам относятся телефонные реле, переключатели, штепсельные вилки, трансформаторы, дроссели, конденсаторы, предохранители, соединительные ящики и т. д.
На судах находят применение телефонные аппараты: в безбатарейной связи — ТАК-Б, СТА-1, СТА-2 и СТА-3 с микрофонным и телефонным капсюлями типа ДЭМ; в батарейной автоматической телефонной связи — ТАС-47 (стенной) и ТАК-47 (каютный) с микрофонным капсюлем типа МК-10 и телефонным капсюлем ТК или ДЭМ-4М, а также унифицированные типа ТАС-М (стенной) и ТАК-64 (каютный) с микрофонным капсюлем МК-59-СО и телефонным капсюлем ТА-56М-50 Ом.
Рис. 3. Схема работы капсюля ДЭМ как микрофона
Рис. 4. Схема работы капсюля ДЭМ как телефона
В схему аппарата ТАК-Б (рис. 5) входят: микрофон М и телефон Т, находящиеся в микротелефоне типа МТБ (микротелефон безбатарейный), соединенном при помощи вилок и штепсельной розетки Р со схемой аппарата; дополнительный телефон ДТ, присоединенный к аппарату без розетки; поляризованный звонок Зв типа ЗВИ; неоновая лампа НЛ типа МН-3 индуктор И с контактами 1,2 и 3; рычажный переключатель РП с контактами 1, 2 и 3; конденсатор С1, включенный параллельно МТ и ДТ и выравнивающий их частотные характеристики; конденсатор С2, уменьшающий величину вызывного тока в микрофоне и телефонах при снятой трубке; линейные выводы Л1 и Л2.
Рис. 5. Общий вид и принципиальная схема аппарата ТАК-Б
Вызов осуществляется вращением рукоятки индуктора, причем, микротелефон может находиться на аппарате или снят с него, свечение лампы свидетельствует об исправности индуктора.
Если микротелефон находится на аппарате, контакты 2—3 РП замкнуты и переменный вызывной ток, посылаемый индуктором вызывающего абонента, проходит по цепи: линия Л1 — контакты 2—3 РП — звонок Зв — шунтирующие контакты 1—2 И — Л2 и обратно в линию. Параллельно ток вызова через резистор R ответвляется в неоновую лампу НЛ, которая обеспечивает оптический вызов.
При снятии микротелефонов контакты РП переключаются, отключая звонок и включая разговорные цепи. Передающий разговорный ток протекает по цепи: М — В — Р — С2 — 1 — 2 РП — Л1 — линия — приемный аппарат — линия — Л2 — 2 — 1 И — М. Принимающий разговорный ток протекает по цепи: линия — Л1—2— 1 РП — С2 — Р — В— Т (и параллельно — ДТ) — 1 — 2 И — Л2 — линия — передающий аппарат.
Проверку исправности сигнально-вызывных элементов аппарата производят вращением рукоятки индуктора при установленном на аппарате микротелефоне и закороченных выводах Л1 и Л2. При этом должна светиться неоновая лампа. Разговорные элементы проверяют при снятом микротелефоне продуванием микрофона. В этом случае прослушивается шорох в телефоне.
На рис. 6 приведен общий вид и принципиальная схема судового телефонного аппарата типа СТА-1 (обозначения на схеме те же, что и для ТАК-Б).
Рис. 6. Общий вид и принципиальная схема аппарата СТА-1
Если микротелефон находится на аппарате, контакты 3-4 РП замкнуты и вызывной переменный ток, посылаемый индуктором вызывающего абонента, проходит по цепи: линия — Л1 — Зв — 3-4 РП — 3-2 И — Л3 — линия. Вызов абонента осуществляется индуктором И. При вращении его рукоятки срабатывает центробежный толкатель, переключающий контакт 2 индуктора с контакта 3 на контакт 1, в результате чего индуктор подключается к выводам Л2 и Л3. Из схемы видно, что вызывной ток попадает в линию независимо от контактов РП, а поэтому посылать вызов можно при снятом микротелефоне. Тогда вызывной ток тоже будет проходить через резистор R, контакты 4-5 РП в телефоны Т и ТД, вызывая в них небольшой фон, свидетельствующий об неисправности индуктора. Конденсаторы С1 и С2 служат для защиты М, Т и ТД от большого вызывного тока.
Аппарат СТА-2 предназначен для подключения к нему головных телефонов и отличается от аппарата СТА-1 тем, что у него рычажный переключатель заменен кулачковым ключом. Аппарат СТА-3 предназначен для установки в помещениях с небольшими шумами и отличается от СТА-1 только тем, что имеет нормальный микротелефон типа МТ-Б.
Различают прямую, командную и автоматическую телефонную связь. Прямая (парная) связь позволяет осуществлять переговоры только между двумя абонентами и представляет собой непосредственное соединение двух телефонных аппаратов. Это самый надежный вид телефонной связи. Согласно Правилам Регистра она предусматривается между рулевой рубкой и постом управления главными механизмами машинно-котельного отделения, а также между рулевой рубкой и радиорубкой при отсутствии непосредственного (окно, дверь) сообщения между ними.
Для осуществления прямой (парной) связи между двумя аппаратами типа СТА по трехпроводной схеме соединяют между собой вывод Л1 одного аппарата с выводом Л2 другого, а выводы ЛЗ — между собой.
Рассмотрим, используя схему одного аппарата (см. рис. 6, б), цепи вызова и разговора. Вызывной ток проходит по цепи: индуктор И — Л 2 — линия — Л1 (второго аппарата)—Зв — 3-4 РП — 3-2 И параллельно НЛ — Л3 — линия — Л3 (первого аппарата) — 2-1 И — индуктор И. При снятых микротелефонах контакты РП переключаются и возникает переговорная цепь: М—В—Р—С1—2-1 РП—Л1 — линия — Л2 (второго аппарата) — С2—Т—5-4 РП — 3-2 И — Л3 — линия — Л3 (первого аппарата) — 2-3 И — 4-5 РП — М.
При включении двух аппаратов типа СТА в двухпроводную линию между выводами Л1 и Л2 каждого аппарата устанавливают перемычку и соединяют между собой одноименные выводы Л1 и Л3 аппаратов.
Система командных коммутаторов осуществляет централизованное управление с командного поста, где устанавливается коммутатор-передатчик с исполнительными постами-приемниками, оснащенными телефонными аппаратами. Коммутатор позволяет вести разговор с группой приемников (циркулярная связь). Исполнительный пост-приемник может осуществлять двустороннюю связь только с коммутатором-передатчиком. Между собой приемники «говорить» не могут.
Достоинства системы: быстрота и простота соединения с любым приемником; секретность переговоров; надежность работы; возможность циркулярной связи; постоянная готовность приемников к разговору с командным постом.
Недостатки системы: большее количество манипуляций, чем при парной телефонной связи; возможность ошибочного соединения; необходимость устанавливать ключи после разговора в первоначальное положение.
Система командных коммутаторов позволяет передать приказание не только с одного основного коммутатора, но и с других двух или трех коммутаторов, если они включены в данную схему. В этом случае коммутаторы подключаются к исполнителям-приемникам через переключатель. При этом командным коммутатором может быть только один коммутатор, а остальные в это время включены как абоненты исполнители-приемники. Система командных коммутаторов в судовых условиях обычно выполняет связь группы управления судном.
Согласно Правилам Регистра телефоны группы должны обеспечивать связь рулевой рубки с основными служебными помещениями и постами: ютом, румпельным отделением, баком, постом наблюдения на мачте, помещениями аварийного источника электроэнергии и гирокомпаса, станцией объемного пожаротушения, постом управления главными механизмами и котлами, радиорубкой и другими помещениями, в которых расположены устройства, обеспечивающие безопасность плавания судна. Если пост имеет парную телефонную связь, допускается телефонные группы управления не устанавливать.
На вновь строящихся судах устанавливают командные коммутаторы типа КТК и СТК, а на судах ранней постройки установлены коммутаторы типа БКК.
Командные коммутаторы типа КТК — семи типов: КТК-3; КТК-ЗН, КТК-7, КТК-7Н, КТК-12; КТК-12Н и КТК-20 на 3, 7, 12 и 20 абонентов. В любом из них устанавливают: разговорные элементы, индуктор, вызывную педаль, звонок и неоновую лампу, абонентские элементы (ключи, бленкеры и выводы) по числу подключаемых к коммутатору элементов.
В связи с тем, что конструкции коммутаторов во многом аналогичны, рассмотрим один тип коммутатора — КТК-7 (рис. 7).
На лицевой стороне крышки коммутатора расположены застекленные глазки 1 и 8 вызывной и контрольной неоновых ламп НЛ1 и НЛ2, семь глазков 4 бленкеров БЛ1—БЛ7, семь рукояток 5 линейных ключей ЛК1—ЛК7 для подключения абонентов к схеме коммутатора, педаль 7 для посылки вызова абонентом от сети переменного тока (через контакты В), рукоятка 9 индуктора И, внешние элементы 13 рычажного переключателя РП, планки 6 с наименованием телефонной группы, в которую входит данный коммутатор. Микротелефон 12 типа МТ-Ф с добавочным телефоном 10. На левой боковой стенке коробки корпуса помещен механизм звонка 2, на верхней — звонок 3, а на нижней — штепсельная вилка 11 телефонного шнура.
Схема коммутатора (рис. 7, б) изображена в положении готовности к приему вызова. Вызывной ток от первого абонента поступает на выводы Л2 и Л3 коммутатора; контакты 3-4 и 6—7—8 ключа ЛК замкнуты. Вызов осуществляется по следующей цепи: линия — Л2-3-4 ЛК1—1-2 БЛ1—8-7ЛК1—Л3 — линия. Бленкер БЛ1 срабатывает (в глазке появляется флажок), замыкая контакты 3-4 и 5-6, и создает цепь питания звонка Зв: линия — Л2—3-4 ЛК1—3-4 БЛ1—Зв—5-6 PП—5-6 БЛ1— 8-7 ЛК1 — Л3 — линия. Получив сигнал вызова, поворачивают ключ ЛК1 в положение «ВКЛ.», в результате замыкаются контакты 1-2, 5-6, 9-10 и 11-12, а контакты 3-4 и 7-8 размыкаются. Схема подготовлена для ведения переговоров и посылки вызова абоненту. Для разговора снимают микротелефон, контакты 1-2 и 3-4 РП замыкаются. Микрофон подключается к первичной обмотке I согласующего трансформатора Тр1, который соединен с выводами Л2 и Л3, а телефоны Т1 и Т2 — к выводам Л1 и Л3.
Передающий разговорный ток от микрофона М протекает по цепи: М—1-2 РП—С1 — перемычка 5-4 — обмотка I трансформатора Тр1—4-3 РП—М. Этот ток трансформируется во вторичную обмотку II трансформатора Тр1, образуя цепь передающего разговорного тока: обмотка II Тр1 — С3 — перемычка 7-6 — 1-2-3 ЛК1 — Л2 — линия — телефоны приемного аппарата — линия — Л3 — 7-6-5 ЛК1 — обмотка II Тр1.
Принимающий разговорный ток протекает по цепи: линия — Л1—10-9 ЛК1—С2—Т1 и Т2 — 3-4 РП—4-3 И—1-2 В—5-6-7 ЛК1— Л3 — линия.
При наличии напряжения переменного тока вызов абонента осуществляется нажатием педали В, при этом замыкаются контакты 2-3 и 5-6 В. Вызывной ток протекает по цепи: вывод 14 трансформатора СТ — 3-2 В — 5-6-7 ЛК1—Л3 — линия — вызывные элементы аппарата абонента — линия — Л1—10-9 ЛК1 — перемычка 10-11—11-12 ЛК1—5-6 В — вывод 17 трансформатора СТ.
При отсутствии напряжения переменного тока вызов осуществляют индуктором И, контакты 2-3 которого замыкаются и вызывной ток протекает по цепи: 2-3—1-2 В—5-6-7 ЛК1 — Л3 — линия — вызывные элементы аппарата абонента — линия — Л1— 10-9 ЛК1 — перемычка 10-11—11—12 ЛК1-5-4 В — индуктор И.
К клеммам 10, 11, 12 могут быть подключены прерыватели П2Р или П3Р, которые служат для создания прерывистого светового сигнала, дублирующего вызывные сигналы коммутатора во время приема вызова от абонента или для посылки импульсов вызывного тока абонентам.
Неоновая лампа НЛ1 служит для световой сигнализации вызова, поступившего на коммутатор от абонента, ключ которого находится в положении «Вкл.». Лампа НЛ2 сигнализирует об исправности источников вызывного тока. Резисторы R1 и R2 ограничивают ток в НЛ1 и НЛ2, a R3 ослабляет вызывной ток в телефонах. Конденсаторы Cl, С2 и С3 ограничивают вызывной ток в разговорных цепях.
Рис. 7. Общий вид и принципиальная схема командного коммутатора типа КТК-7
В коммутаторах КТК при двухпроводной системе трансформатор Тр1 не используется. Поэтому перемычки 4-5 и 6-7 снимают и устанавливают перемычку 5-6, а выводы Л1 и Л2 соединяют между собой.
Командные коммутаторы СТК отличаются от коммутаторов КТК тем, что в них применены ключи на пять положений, которые дают возможность подключать к каждому ключу двух абонентов, поэтому габариты и масса СТК на одинаковое число абонентов меньше.
Коммутаторы СТК изготавливают семи типов: СТК-4, СТК-4Н, СТК-8, СТК-8Н, СТК-12, СТК-12Н и СТК-20. В каждом из них устанавливают те же элементы, что в КТК, но абонентский комплект отличается и состоит из двух бленкеров, одного телефонного кулачкового ключа и шести выводов для подключения линий абонентов.
Автоматические телефонные станции (АТС) — это станции, на которых все операции по соединению абонентов производятся автоматически, без помощи обслуживающего персонала.
Преимущества АТС: возможность соединения с любым абонентом станции; секретность переговоров; экономичность в связи с отсутствием телефониста.
АТС относятся к общесудовой телефонной связи, так как они применяются для обеспечения связи между каютами судового экипажа, а также общественными помещениями. На судах устанавливают корабельные автоматические телефонные станции КАТС, которые выпускаются промышленностью на 10, 20, 50 и 100 номеров и соответственно обозначаются: КАТС-10М, КАТС-20М, ОКАТС-50, ОКАТС-100, КАТС-150/300. Станции КАТС-150/300 емкостью 150, 200, 250 и 300 номеров комплектуют из 50 и 100 номерных секций. Каждая 100-номерная секция состоит из двух 50-номерных. Телефонная связь на этих станциях осуществляется по двухпроводным абонентским линиям. В последние годы выпущены судовые АТС типа ОКАТС-50 и ОКАТС-100 емкостью 50 и 100 номеров. Масса и габариты этих станций значительно меньше, чем станций КАТС на такое же число номеров. В АТС абонентскими телефонными аппаратами являются настенные ТАС и каютные ТАК.
В процессе эксплуатации телефонную аппаратуру осматривают не реже одного раза в месяц. При этом проверяют уплотнение крышек, цельность шнуров, чистоту контактов, состояние изоляции и т. д.
Еженедельно приборы должны протираться чистой ветошью. Элементы и части аппаратов, пришедшие в негодность, должны быть заменены. Перед установкой запасных частей нужно убедиться в их исправности. Работы выполняют специальным инструментом.
