Impulswahl zu Mehrfrequenz Umsetzer


(IWV - MFV Konverter)

FeTAp 611Konverter, eingebaut im FeTAp 611

Diese kleine Zusatzschaltung ermöglicht es, antike Wählscheibentelefone an einer modernen Telefonanlage zu betreiben, die kein Impulswahlverfahren mehr unterstützt.
Die hier vorgestellte Lösung kommt ohne schwer beschaffbare Spezialbauteile aus.
Es ist lediglich ein AVR Mikrocontroller und ein kleines Programm nötig.

Die Zusatzschaltung kann ohne irreversible Änderungen am Gerät vornehmen zu müssen unsichtbar in dem Gerät "versteckt" werden.

Das ist möglich, da der Nummernschalter (die Wählscheibe) immer entweder steckbar oder mit Schraubanschlüssen mit dem Grundgerät verbunden ist.
Diese Verbindung lässt sich leicht auftrennen und das Zusatzgerät einschleifen.

Wie funktioniert ein Telefon?
Um zu verstehen, wie die Schaltung arbeitet, ist es nötig zu verstehen, wie ein Telefon funktioniert.
Alle Wählscheibentelefone sind grundsätzlich ähnlich aufgebaut.
Die Schaltbilder anderer Wählscheibentelefone weichen nur in Details von dem als Beispiel benutzen Schaltbild ab.

Hier das Schaltbild des vielleicht bekanntesten Vertreters seiner Art, einem W48:

Ein Telefon wird immer mit zwei Adern (La und Lb) mit der Vermittlungsstelle verbunden.
Die anderen beiden eventuell vorhandenen Adern (W und E) dienen zur Steuerung von Zusatzgeräten oder zum Betrieb an einer (alten) Telefonanlage und werden hier nicht weiter betrachtet.
Das Schaltbild zeigt die Kontaktstellungen bei aufgelegtem Hörer.
Die Vermittlungsstelle versorgt das Telefon über eine Relaisspule mit -60V Gleichspannung.
Gleichstrom kann jedoch nicht fließen, da die Kontakte U1 und U2 geöffnet sind.
Jedoch kann eine Wechselspannung über den 1 µF Kondensator und den Wecker (Klingel) fließen.
Wenn ein Telefon gerufen wird, wird von der Vermittlungsstelle eine Wechselspannung von ca. 110V und 25Hz gesendet, welche den Wecker zum läuten bringt.

Wird der Hörer abgenommen, schließen die Kontakte U1 und U2, der Kontakt U3 öffnet.
Damit kann Strom durch die Hörerschaltung, fließen.
Dieser Stromfluss bringt in der Vermittlungsstelle ein Relais zum Anziehen, womit der abgehobene Hörer erkannt wird.

Wird eine Ziffer gewählt, schließt mit dem Aufziehen der Wählscheibe der nsa Kontakt.
Beim Ablaufen der Wählscheibe öffnet der Kontakt nsi entsprechend der gewählten Ziffer.
Das lässt in der Vermittlungsstelle das Relais so oft abfallen, wie als Ziffer gewählt wurde.

Heute wird die elektromechanische Teilnehmerschaltung (das Relais) durch eine moderne, elektronische Lösung ersetzt.
Nachteilig ist leider oft, dass die alten Spannungswerte nicht mehr eingehalten werden!
Die AVM FRITZ!Box liefert laut Datenblatt 35V Speisespannung und ca. 32V Rufwechselspannung.
In der Praxis kommen damit alle Telefone gut zurecht, da sie für den Betrieb an langen Anschlussleitungen ausgelegt sind.

Einbau des MFV Konverters:
Die Wählscheibe ist immer mit vier Adern mit dem Grundgerät verbunden.
Zwei Adern kommen vom nsa Kontakt und zwei weitere Adern kommen von dem kombinierten nsi/nsr Kontakt.
Der nsr Kontakt ist nicht immer vorhanden, oft ist das mechanisch anderweitig gelöst.

Die Anschlüsse des nsi/nsr Kontaktes werden im Telefon gebrückt, da wir ja keine Impulse mehr zur Vermittlungsstelle schicken wollen.
Anstelle des nsa Kontaktes wird die Zusatzschaltung eingebaut.
Die Kontakte nsa und nsi/nsr der Wählscheibe werden mit der Zusatzschaltung verbunden.

Beschreibung des MFV Konverters:

Um Mehrfrequenztöne zu erzeugen, werden in der Regel Spezialchips verwendet.
Jedoch ist es leicht möglich, die Töne mittels eines AVR Controllers zu erzeugen.
Der Bascom Compiler kennt hierzu das Kommando "Dtmfout", welches den Timer1 eines AVR Controllers benutzt, um MFV Töne zu erzeugen.
Damit die Töne exakt reproduziert werden, sollte als Taktversorgung ein Quarz vorgesehen werden.
Laut der Beschreibung des Kommandos "Dtmfout" funktioniert jeder Quarz in dem Bereich von 4 - 10 MHz. (Achtung: im Programm mit $crystal= angeben und passendes Fusebit setzen!)
Ich habe einen 10 MHz Quarz benutzt, da er gerade vorhanden war.
Damit der Controller beim Absinken der Versorgungsspannung nicht unkontrolliert "hängen" bleibt, sollte das "Brown-Out" Fusebit gesetzt werden.

Der Konverter wird aus der Speisespannung des Telefons versorgt.
Da er anstelle des nsa Kontaktes eingebaut wird und damit parallel zum Hörerkreis liegt, soll die Schaltung so wenig Strom verbrauchen wie möglich.
Da man sich auf die Polarität der Anschlussleitung nicht verlassen kann, wird die Schaltung über einen Gleichrichter in das Telefon eingeschleift.
Die Versorgungsspannung wird über eine einfache Regelschaltung (D1, R1, T2) gewonnen, die eine höhere Eingangsspannung gegenüber einem Festspannungsregler ermöglicht.
Der Kondensator ist mit 1000µF recht großzügig bemessen, da er während ein DTMF Impuls gesendet wird, den Controller mit Strom versorgen muss.
Der Transistor T1 sendet den Mehrfrequenzton auf die Telefonleitung.
Sollte die Telefonanlage eine sehr geringe Speisespannung liefern, muss unter Umständen der Widerstand R1 verkleinert werden.
Die Transistoren sind unkritisch, es sollte sich jeder NPN Kleinsignaltransistor mit ausreichender Spannungsfestigkeit eignen.

Programmbeschreibung:
Mit dem Abheben des Hörers wird die Schaltung mit Strom versorgt und das Programm startet.
Das Programm wartet in der Hauptschleife, bis der nsa Kontakt schließt.
Das ist das Zeichen, dass jetzt die zu zählenden Impulse folgen.
Um den Kontakt zu entprellen, benutze ich zur Erfassung des nsi Kontaktes das Kommando "Debounce".
Die Prellzeit habe ich auf 5ms verkürzt.
"Debounce" ruft ein Unterprogramm auf, welches eine Variable bei jedem Aufruf um eins erhöht.
Wenn der nsa Kontakt öffnet, ist die Wahl beendet und der MFV Ton darf gesendet werden.
Der Ton wird für 100ms gesendet, was laut Spezifikation (mindestens 50ms Dauer) von jeder Telefonanlage erkannt werden sollte.
Um Strom zu sparen, wird der Pull-Up Widerstand für den nsi Kontakt erst eingeschaltet, wenn die Wählscheibe aufgezogen wird.
Die Ports Pinb.2 und Pinb.4 werden aus rein praktischen Gründen (Platinenlayout) als "Masse" für die Kontakte benutzt.

Das Programm kann hier heruntergeladen werden: waehlscheibe-dtmf.bas
Es sind alle AVR Controller nutzbar, die den OCA1 des Timer1 auf einen Pin herausgeführt haben und weiterhin den Anschluss eines Quarzes erlauben.

 

Update: ein Besucher meiner Homepage hat mich darauf hingewiesen, dass der Pin PB3 nach dem Senden eines DTMF Tons gelegentlich auf "high" hängen bleibt.
Daher war eine kleine Änderung des Schaltplanes vonnöten.
Es wurde anstatt eines einzelnen Transistors zum Einkoppeln des DTMF Signals ein Transistorpaar in Darlingtonschaltung benutzt.
Die Basis des Transistors wurde durch den Kondensator C2 gleichstrommäßig vom Port PB3 abgekoppelt.

 

Noch der übliche Hinweis:
Der Nachbau der Schaltung geschieht auf eigenes Risiko!
Ich hafte nicht für Schäden die durch das Gerät verursacht werden!

 

 

© klaus(at)taeubl.de