Download I:\telefonia_TRB\00Practicas\Telefonia practicas.wpd

I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
Practica Nº
Tema: Interfono
Nombre:
……………………………………………………………………………………….
Interfono automático
La comunicación se realiza de la misma manera que
cuando se utiliza el teléfono, sin tecla de conmutación
habla-escucha
En el interfono automático descrito a continuación, la tecla de conmutación
habla-escucha no es necesaria. La comunicación se realiza de la misma
manera que cuando se utiliza el teléfono. Por tanto, dejan también de existir los
distintos pulsadores de control y las estaciones dejan de llamarse principal y
secundaria, porque los dos aparatos son idénticos, intercambiables y funcionan
simultáneamente.
En consecuencia, en el interfono descrito en estas páginas, las únicas
maniobras que deben hacerse son la de puesta en marcha y el apagado del
aparato mediante el interruptor de alimentación. Naturalmente, esto es muy
cómodo si el aparato se alimenta con la red, pero deberá tenerse en cuenta si
se alimenta con pilas. El montaje del conjunto es muy sencillo, y está al alcance
de cualquier experimentador.
REQUISITOS INDISPENSABLES
Son varios los requisitos que deben caracterizar un interfono. El primero de
ellos es la posibilidad de adaptación de la salida, del circuito a altavoces de
baja impedancia, que en este caso es de 8 ohmios. El segundo corresponde a
la ganancia del amplificador, que debe permitir una amplificación suficiente
incluso para las señales procedentes de una cierta distancia del micrófono. En
cambio, en lo referente a la potencia, no es necesario que tenga un valor muy
elevado, sobre todo si se tiene en cuenta el excelente rendimiento de los
pequeños altavoces, muy eficientes incluso en ambientes muy ruidosos. En
cualquier caso, la potencia de reproducción depende el uso que se desee
hacer del interfono. Por ejemplo, si se instala en una oficina o en un taller muy
ruidoso, serán necesarios de 3 a, 4 W. En cambio, si se instala en un ambiente
tranquilo, bastarán 100 mW.
En consecuencia, la sensibilidad de cada interfono deberá poder regularse
para que se adapte a cada condición de funcionamiento, incluida la evitación
1
I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
efecto Larsen, o sea la realimentación acústica, cuando las dos estaciones no
están aisladas acústicamente.
POTENCIA DE SALIDA
El amplificador de baja frecuencia, que prácticamente constituye la principal
etapa del interfono, debe tener unas determinadas características de respuesta
de frecuencia: como está destinado a reproducir solamente la voz humana, no
requiere una banda pasante particularmente amplia, y puede limitarse a la
gama de 5.000 a 8.000 Hz. De esta manera se limitan los zumbidos y mucho
ruido, con la gran ventaja de una excelente comprensión de la palabra. En
cuanto a la distorsión, puede decirse que las pequeñas distorsiones no
aceptables en los sistemas de alta fidelidad, no tienen la menor importancia en
los interfonos. Teniendo en cuenta estas consideraciones, se ha adoptado un
circuito integrado lineal que puede proporcionar una salida de 2 W
aproximadamente:
ANÁLISIS DEL CIRCUITO
La entrada del interfono es la señal de un micrófono de electret, la cual es
amplificada por un transistor FET, incluido en la propia cápsula del micrófono,
que transforma también la elevada impedancia del micrófono a un valor
relativamente bajo, adecuado para la entrada del transistor preamplificador
TR1.
Las señales de BF amplificadas se aplican, desde el colector de TR1, a la
base de TR2 a través de C3. De este transistor se aprovechan dos salidas: la
de colector y la de emisor. Estas dos salidas convergen, a través de C6 y de
C7, a las resistencias R9, R10 y al potenciómetro de ajuste P1. Como las dos
señales obtenidas están desfasadas 180º, si el cursor de P1 se ajusta
adecuadamente, la señal de baja frecuencia que habrá en él será nula. En la
práctica, esto significa que a la entrada de IC1 no llegará ninguna señal
procedente del micrófono y, por tanto, no se oirá por el altavoz. Por esta razón
no puede producirse el efecto Larsen. Sin embargo, a IC1 le llegarán las
señales procedentes de la entrada E/S procedentes del otro intercomunicador,
totalmente idéntico al de la figura 1.
Si bien las señales captadas por el micrófono se anulan en P1, una parte de
la misma se aplica a la salida E/S desde el emisor de TR2 a través de C7 y
R11 y, de aquélla, al potenciómetro P2 de la otra unidad para ser amplificada y
escuchada por su altavoz. Y viceversa, cuando el interlocutor habla ante el
micrófono de su unidad, la señal de su voz llega al conector E/S de la propia
unidad para ser amplificada por IC1 y escuchada por el altavoz.
2
I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
Fig. 1 esquema de una de las unidades del interfono automático
El comportamiento de las señales de las salidas de TR2 se examinará más
detalladamente en el esquema parcial de la figura 2.
COMPORTAMIENTO DE LAS SEÑALES EN TR2
La señal de entrada de TR2 se ha representado en la figura 2 de forma
senoidal para una mayor sencillez, aunque puede ser bastante compleja.
En el emisor de TR2, la forma de la señal es la misma que la de la base,
pero de una corriente más elevada. En cambio, en el colector, el semiciclo A es
negativo y el B positivo, debido a la configuración en emisor de TR2, que
invierte la fase de la señal de colector con respecto a la base y de emisor.
Los dos condensadores C6 y C7 aíslan las tensiones de c.c. que hay en los
respectivos terminales de TR2 y aplican las señales de emisor y de colector,
opuestas en fase, a los terminales de P1.
R11, P1, P2, el cable de conexión al otro aparato y la impedancia de entrada
de este último forman un circuito puente que realiza una función análoga a la
que se encuentra en las instalaciones telefónicas.
Regulando adecuadamente el cursor de P1, la señal presente en dicho
cursor se anula, porque a él llegan entonces dos señales de la misma magnitud
pero de fase opuesta. Por tanto, en el cursor de P1 desaparece la señal
procedente de TR1 y de TR2.
Sin embargo, al cursor de P1 llega la señal procedente del otro interfono,
porque en el otro extremo de P1 no hay ninguna señal en contrafase que la
3
I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
anule. En el esquema de la figura 2, la señal del otro interfono se ha
representado con una señal senoidal ligeramente diferente de la primera para
facilitar la comprensión del proceso, y también se ha indicado con 1 y 2.
Fig.2
MONTAJE
Antes de iniciar el montaje del interfono, habrá que realizar dos circuitos
impresos idénticos, cuyo dibujo en tamaño natural se ha representado en la
figura 3. El material de las placas puede ser baquelita o fibra de vidrio, y sus
dimensiones son de 11 x 5,5 mm. En ellas se montarán los componentes tal y
como puede verse en el esquema práctico de la figura 4.
Fig. 3 Dibujo a tamaño
natural del circuito impreso
visto por el lado del cobre.
Naturalmente, habrá que
realizar dos placas.
Una vez realizados los dos módulos, cada uno se insertará en una caja de
plástico adecuada, cuyas dimensiones no son críticas.
4
I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
En la parte frontal de la caja, figura 5, se montará el micrófono
omnidireccional de electret fijándolo con una goma para aislarlo de posibles
vibraciones de la mesa y amortiguar el posible efecto Larsen. Debajo del
micrófono se montará el interruptor de alimentación que, como se verá más
adelante, puede eliminarse en una de las unidades.
La alimentación puede obtenerse de dos pilas planas de 4,5 V y conectadas
en serie, pero para largos períodos de funcionamiento será conveniente
emplear 6 pilas de linterna del modelo grande de 1,5 V, conectadas en serie.
De todas maneras, para un funcionamiento continuado resultará más cómodo
emplear un alimentador de red estabilizado, aunque tiene el inconveniente de
que el interfono no puede utilizarse en caso de un corte de fluido.
Fig. 4 Disposición de los componentes en el
circuito impreso. No es recomendable el uso de
zocalo para el circuito integrado.
Fig. 5 Disposición del
microfono y del interruptor
en el mueble.
Por último, sólo queda por indicar que el circuito integrado no debe montarse
con un zócalo para facilitar la disipación del calor que genera mediante sus
patillas. A tal efecto, las pistas a las que va soldado se han dibujado de
grandes dimensiones para que sirvan de radiador.
5
I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
Una vez montados los módulos y haberlos repasado bien, se montarán los
componentes en la caja y se conectarán a los correspondientes terminales de
las placas.
Se empezará por cerrar los interruptores S1 de cada aparato, previamente
interconectados con un cable apantallado a través de los conectores E/S de
cada uno. Después se ajustarán los potenciómetros P2 para la máxima
amplificación y se ajustarán los potenciómetros P1 para eliminar totalmente el
efecto Larsen.
Si no se consiguiese eliminar esta realimentación acústica, habrá que
comprobar las tensiones indicadas en el esquema de la figura 1 de TR2, las
cuales tienen que ser de 6 V y, de 3 V para el colector y el emisor
respectivamente. Es posible que, debido a las tolerancias de amplificación de
los transistores, R5 deba sustituirse por otra de 56 KΩ o de 33 KΩ. Lo mismo
puede suceder con R9, que puede cambiarse por otra de 6,8 KΩ, pero estos
cambios de valores sólo se efectuarán en último extremo.
Una vez terminados los ajustes para la eliminación del efecto Larsen, los dos
potenciómetros P2 se ajustarán al nivel de volumen más adecuado al
ambiente.
El hecho de emplear dos interruptores S1, S2 puede dar lugar a problemas
si uno de ellos está cortado por distracción. Para evitar este inconveniente,
puede realizarse la modificación indicada en la figura 6, en la que, además del
cable apantallado, se necesita un cable de dos conductores o dos conductores
de color diferente para la identificación de su polaridad. Los dos diodos de
silicio D1 y D2 impiden que la tensión de alimentación de un interfono se
aplique a la del otro. Con este sistema, basta con accionar un solo interruptor
para poner en marcha el conjunto. Si se adopta esta configuración, C5,
prescrito de 250 µF en la lista de componentes, deberá ser de 500 µF, e
incluso puede prescindirse de uno de los interruptores, de una fuente de
alimentación y de los diodos D1 y D2.
6
I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
Fig. 6 Esquema que permite poner en marcha los dos equipos con un sólo
interruptor.
Lista de componentes
R1 = 2,2 MΩ
R2 = 3,3 KΩ
R3 = 2,2 KΩ
R4 = 220 Ω
R5 = 47 kΩ
R6 = 33 KΩ
R7 = 3,3 KΩ
R8 = 3,3 KΩ
R9 = 6,8 KΩ
R10 = 3,3 KΩ
R11 = 6,8 KΩ
R12 = 1,5 KΩ
P1 = 25 kΩ
P2 = 25 KΩ
C1 = 1µF / 35V tántalo
C2 = 25µF / 16V electrolítico
C3 = 1µF / 35V tántalo
C4 = 50µF / 16V electrolítico
C5 = 250µF / 16V electrolítico
C6 = 1µF / 35V tántalo
C7 = 1µF / 35V tántalo
C8 = 100nF poliéster plano
C9 = 250µF / 16V electrolítico
C10 = 4,7nF cerámico
7
TR1 = BC237, BC548
TR2 = BC237, BC548
IC1 = LM380N (14 pins)
AV1 = altavoz 8Ω
S1 = interruptor
MIC. 1 = micrófono
electret 3 terminales
varios
Hilo de conexión
Cable blindado
Jack de 3,5mm macho
y hembra
I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
Fig. 7 Disposición de terminales de varios tipos de micrófono que existen en el
mercado. La conexión de la salida debe hacerse siempre con cable blindado, para
evitar zumbidos en la salida.
OBJETIVOS:
♦
♦
♦
♦
Conocer el funcionamiento de un dispositivo con semiconductores.
Conocer los principios de la amplificación.
Conocer los conceptos asociados a cualquier amplificador.
Adquirir destreza con los aparatos de medida.
PRACTICA:
PROCESO.
1. Desconecta el altavoz y coloca en su lugar una resistencia de entre 8 y 10
Ω.
2. Desconecta el micrófono. Para la práctica es imprescindible el utilizar un
generador de baja frecuencia.
3. Ajusta el potenciómetro P2 para máximo volumen.
8
I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
4. Ajusta P1 hacia el extremo de R9. En este momento el interfono deja de
comportarse como tal y se convierte en un amplificador que ampliará la
señal de entrada para sacarla por el altavoz.
5. Ajusta el generador de B.F. a 1KHz de señal senoidal y 10mVpp. Y
conéctalo a la entrada de micro. No olvides que el terminal negro se debe
conectar al negativo. Conecta un canal del osciloscopio también a esta
entrada. Comprueba que el terminal negro esté también conectado al
negativo.
6. Aplica 9V de tensión de alimentación al amplificador.
7. Conecta el otro canal del osciloscopio a la salida del altavoz, como siempre
el terminal negro al negativo.
8. Mide el nivel de la amplitud de la señal de salida. Anótalo en la tabla1.
Calcula la ganancia de tensión del amplificador utilizando la fórmula
siguiente. Anótalo también en la tabla.
v
Av = salida
ventrada
9. Calcula la ganancia de tensión en dB. Utilizando la siguiente fórmula.
Anótalo en la tabla1.
v
Av(dB) = 20 log salida
ventrada
10. Comprueba con el osciloscopio si la señal de salida está en fase con la de
entrada o está desfasada. Anótalo en la tabla1
11. Observa la señal de salida atentamente y sube poco a poco el nivel de la
señal de entrada hasta que en la salida se produzca un recorte de las
crestas positivas o negativas. Justo antes de que se produzca este recorte
mide el nivel de señal de entrada y salida. Este es el nivel máximo de señal
que podemos introducir en entrada sin que se produzca distorsión. Y es
también el nivel máximo de señal que podemos tener en salida para esta
tensión de alimentación. Anota en la tabla esta pareja de valores.
12. Incrementa la tensión de entrada de 9V hasta 12V. Observa como ahora la
tensión máxima de entrada y salida también se ha incrementado. Anota los
nuevos valores
Entrada
Salida
Av
Av(dB)
Desfase
Para 9V de alimentación
Ventrada max.
Vsalida max.
Para 12V de alimentación
Ventrada max.
Vsalida max.
Tabla1
13. Vamos a verificar si nuestro amplificador es capaz de amplificar por igual
todas las frecuencias de audio, o si por el contrario amplifica mejor algunas
de ellas.
14. Ajusta el generador a 20Hz y 20 mVpp y mide la tensión de salida. Calcula
la ganancia y anota estos valores en la tabla2.
9
15. Incrementa la frecuencia de la señal de entrada una octava, mide la señal
de salida, calcula la gancia y anota estos valores en la tabla2. Es muy
I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
importante no cambiar el nivel de la señal de entrada, para que los valores no
sean falseados.
Frecuencia
Vsalida
Ganancia
Frecuencia
Vsalida
Ganancia
En todos los casos la señal de entrada es de
Tabla 2
16. Dibuja la curva de respuesta en frecuencia de este amplificador en una
gráfica logarítmica.
17. Calcula cuales son las frecuencias de corte superior e inferior de este
amplificador. Recuerda que las frecuencias de corte son las que
corresponden con una ganancia de -3dB de la máxima.
18. Anota estas frecuencias en la tabla 3.
Frecuencia
corte superior
Frecuencia
corte inferior
Ganancia (dB)
Ganancia(dB)
19. Marca estas frecuencias en la gráfica.
10
Ganancia
máxima (dB)
I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono.
11