Toto zapojení je vytvořeno pro příjem tónového telexu, nicméně může být všestranně využito. Ve spojení s počítačem získáváte inteligentní systém příjmu tónové volby pro ovládání různých zařízení ze vzdálených míst. Počítači můžete předávat instrukce z místa, kde není modem, pouhou klávesnicí telefonu. Pokud vysíláte na pásmu CB, naprogramujete si inteligentní selektivní volbu, nebo cokoliv jiného. Zapojení totiž samo o sobě je pouhý převodník, který posílá signál v celé šířce na paralelní port, takže výsledné zpracování je už čistě softwarové. Vzhledem k jednoduchosti lze použít téměř libovolný programovací jazyk, což zvládne (třeba v BASICu) i ne-programátor.

Popis zapojení

Zapojení vychází z integrovaného obvodu firmy MITEL SEMICONDUCTOR MT8870DE. Tento obvod je unipolární, vyrobený technologií ISO²CMOS a z toho si odnáší nejen velmi nízkou spotřebu a flexibilitu práce při různých napětích (při 5ti voltech jej lze budit v úrovních TTL, nevyžaduje tedy plné napájecí napětí 7V), ale  také (na CMOS až překvapivě) mnoho vydrží. Podrobná dokumentace tohoto obvodu má přes 10 stran a proto se zde nebudu podrobněji rozepisovat o jeho parametrech. Důležité je, aby na žádném pinu nebylo více jak +105% napájecího či méně jak -105% „zemního“ napětí. Proud digitálního signálu je povolen cca 0,9mA, což je kámen úrazu při buzení větších odběrů. 

Na vstupu má operační zesilovač, kam v invertujícím zapojení přivádíme střídavou složku signálu. Kondenzátor separující střídavou složku musí mít pro telefonní síť minimální U destrukce 60V! Na neinvertující vstup přivádíme z pinu 4 polovinu Ucc, tedy 2,5V. To je důležité, vzhledem k tomu, že OZ není symetricky napájen. Pokud nepřivedeme toto napětí, nebude nám obvod pracovat. Nesnažte se vylepšit toto zapojení zapojením OZ bez zpětné vazby, je pravda, že takto by se daly oddělit země a odpadl by problém izolace od počítače, ale obvod by to nepřežil a to vzhledem k jeho ceně (70Kč) není příjemné. 

Kombinací rezistoru 390K a kondenzátoru 100n v druhé části obvodu volíme rychlost sestupu strobovacího signálu. Pět datových pinů slouží jako datová sběrnice se strobovacím signálem. Nemůžeme však v tomto stavu zapojení aktivovat, jelikož by při propojení země počítačového portu a JTS- telefonní linky mohlo dojít ke kolapsu lokální ústředny. Telefonní linka totiž musí být plovoucí vůči zemi rozvodné sítě a takto bychom ji přizemnili. V případě, že váš telefonní obvod je napojen na starší ústřednu (s mechanickou volačkou), může dojít ke zničení pojistky, kterou smí opět nahradit jen technik TELECOMu a určitě by vám pak kladl nepříjemné dotazy. Nová ústředna (díky které mi bylo dovoleno zapojení dokončit) již tento problém má vyřešen elektronickou pojistkou, která se za 10-30 sekund sama opět nahodí. Při vývoji projektu jsem tedy stál před rozhodnutím, jak oddělit obvody JTS a obvody počítače. Samozřejmě šlo použít izolačního operačního zesilovače, nicméně takovýto OZ na vstupu by vyžadoval speciální napájení (další cca 4 součástky na PCB + transformátor) a jako součástka je relativně dost drahý. Řekněme, že cena výrobku by pak stoupla o 40-50%. 

Druhá cesta byla oddělit obvody MT8870DE a počítač. Vzhledem k tomu, že binární logika zná jen dva stavy, které navíc u použitých obvodů mají dosti velkou toleranci, je možné použít i levných všude dostupných optočlenů typu LED-FOTOTRANZISTOR na velmi nízké kmitočty. Zde jsem na základě prostudování poplachových ústředen TESLA provedl test s optočleny TESLA WK 16412, které mají srovnatelné parametry s dnešními optočleny typu PC7xx. Tyto optočleny s diodou LED na vstupu mají při vybuzení odběr 15-30mA, což obvody CMOS již nesnesou. Zde bylo opět možné nahradit složitější zapojení za zapojení s jednou součástkou, z důvodů již uvedených jsem se však rozhodl postavit pětibitový budič z tranzistorů TESLA KC238, k nimž jsou ekvivalentní všechny univerzální tranzistory s h21 v mezích 150-400. Tranzistory jsou levné a především se spokojily s jednoduchým napájením +5V stejně jako ostatní obvody. Tranzistory nám již přímo budí diody LED v optočlenech. Výstup z optočlenu je jednoduchý fototranzistor, který spíná přes rezistor 100R daný pin na paralelním portu počítače proti zemi. Vstupy počítače jsou totiž invertované, takže není třeba na ně přivádět žádné napětí, stačí je nulovat. Tím jsme ušetřili maximum práce s odděleným napájením tohoto izolovaného okruhu.

Obrazec PCB je navržen v systému FORMICA 4.1 metodou jednotných spojů s rozlévanou mědí. Rozlévaná měď tvoří zem GND1, čili JTS- telefonního okruhu. Na straně izolovaných výstupů již rozlévaná měď není, aby nedošlo k záměně zemí. Tranzistory mají pořadí pinů CBE, čili tak, jako většina univerzálních tranzistorů v pouzdře TO-92. Obvod má interní zdroj +5V s vyhlazovacím. Stabilizátor je známý 7805 v pouzdru TO-220. Nevyžaduje chladič ani chladící plošku, stačí jej ohnout na plošný spoj, kde už má vyvrtanou díru pro šroubek. Diodový můstek jsem nevolil žádný konkrétní, vzhledem k jejich počtu a rozmanitosti. Použít lze libovolný diodový můstek (kulatý, čtverhraný), jehož vývody upravíme do tvaru pouzdra DIL8 (krajní 4 piny). 

Osazení a oživení

Nejprve osaďte zdroj (konektor, diodový můstek, kondenzátory a stabilizer) a připojte libovolný síťový transformátorek se sekundárním napětím 4,5 - 30 V (efektivních). Podle transformátoru dimenzujte vyhlazovací kondenzátor a diodový můstek! Doporučuji použití walkmanového transformátoru s napětím 6V-12V. Tento zdroj je již stejnosměrný, můžeme jej připojit jak chceme, o polaritu se postará zapojení. Zapněte a změřte napájecí napětí na budoucích svorkách IO. Pokud je v rozmezí 4,8-5,2V,  můžete směle pokračovat. Pokud je větší či menší, zapojte mezi výstup stabilizeru a zem (2. a 3. svorka) rezistor dle uvážení, třeba 2K. Některé stabilizátory se probudí až při určitém odběru (záleží na výrobci). Osaďte rezistory kolem IO MT8870DE, kondenzátory, krystal (3,59MHz, maximální kapacita 30pF) a obvod samotný. Zapněte, změřte, zda všechny digitální výstupy mají napětí proti zemi 0V. Zkontrolujte pin 1 a pin 4 (propojeny), zda mají 2,5V.  Připojte svorky JTS+ a JTS- k telefonní síti (dodržujte polaritu) a paralelně připojte telefonní přístroj s volbou DTMF. Ověřte, zda linka ještě žije (oznamovací tón ústředny). Změřte napětí na svorce JTS+, mělo by být kolem +55V. Za kondenzátorem smí být max. 3VDC. Svorky voltmetru (nejlépe ručkového, nebo sondy CMOS) připojte mezi pin 15 (stroba) a zem a pípněte na linku libovolný dvojtón DTMF. Voltmetr by měl velmi krátce ukázat +5V a pak se vrátit na 0V. Digitální přístroje to nestihnou, na analogových se jen pohne ručička (jedná se opravdu o krátký okamžik). Nyní ověřte napětí na výstupním registru (piny 14-11), měly by dávat binárně původně pípané číslo. Obvod vypněte a odpojte od telefonní sítě. Zapájejte rezistory,  tranzistory, další rezistory a optočleny (na jejich vlastnostech příliš nezáleží, lze použít prakticky cokoliv s daným pinoutem). Zapájejte další řadu rezistorů a výstup změřte na ohmmetru (proti zemi konektoru má být izolace - logická nula, nebo 100R - logická 1). Zapípejte pár čísel a ověřte. Vyrobte si propojovací kabel na paralelní port (viz další odstavec). Nyní při zapnutém přístroji a vyvěšeném telefonu zapojte paralelní port zapnutého počítače. Při zapojování a vytahování konektoru z počítače nesmí být na lince akusticky patrná změna tónu či brumu. Brum vypovídá o špatném oddělení okruhů, kdy do JTS prolézá někudy 50Hz (zkontrolujeme napájení). Spusťte si program M8NITOR, který je součástí této stránky a můžete začít s ověřováním tónů.

Propojovací kabel

Pro úsporu místa jsem na přístroji použil konektor D-SUB9M (samec - na kabelu tedy bude D-SUB25F). Tento konektor má v horní řadě pět datových signálů a dolní řada je propojená zem. Kabel zhotovíme podle následující redukce pinů:
 

Programování

V balíku, který je zde ke stažení, je také spustitelný soubor M8NITOR.EXE a jeho zdrojový kód M8NITOR.BAS. Program je udělán v QBASICU a doplněn o komentáře, které demonstrují jeho možnosti. Celý program je vlastně logická sonda monitorující 8 vstupů na jednom z paralelních portů.  Zdrojový kód si můžete dle libosti upravovat, zdokonalovat a používat ve svých programech. 

Závěrečná zkouška

V programu M8NITOR si můžete ověřit funkčnost celého zapojení. Zařízení připojte a  zapněte. Na paralelně připojeném telefonu pípejte jednotlivá čísla (pokud vaše ústředna podporuje tónovou volbu, pak je nutné mezi čísly zavěšovat, abyste si nezavolali) a na výpisu M8NITORu sledujte chování obvodu. První 4 sloupce ukazují signál dávající dohromady  dvojkový doplněk (inverzi) voleného čísla. Tedy výstup 1110 je číslo 1, 1101 je číslo 2, 0000 je číslo 16, tedy volba „D“. Volená čísla 1-9 odpovídají dvojkově číslům 1-9,  dvojková čísla 10-16 odpovídají telefonním číslům a znakům 0,*,#,A,B,C,D. Vždy po pípnutí čísla by tedy první čtyři sloupce ukázat jeho hodnotu, a tu držet až do dalšího čísla. Pátý sloupec je strobovací signál, který ukazuje příchod nového čísla. Strobovací signál není stálý, to znamená, že po stisknutí čísla se objeví a hned zase zmizí. Pokud vám pátý sloupec neukazuje nic, není se třeba znepokojovat. V tomto případě máte novější typ portu (platí i v módu SPP), se kterým program M8NITOR odmítá spolupracovat. Jedná se tedy o softwarový nedostatek, který hodlám v nejbližší době odstranit. Tento nedostatek byl způsoben nedostatkem odborné literatury v době psaní programu. I přesto vám však budou první čtyři sloupce fungovat.

Úprava obvodu pro spolupráci s jinými zdroji signálu než JTS

Obvod MT8870DE je navržen pro práci v zapojeních dle specifikace BRITISH TELECOM POR 1151, což označuje kabelovou telefonní síť, jako je např. naše JTS.  Problém nastává při připojování na zařízení s reproduktorovým výsupem, jako je například radiostanice CB. Potom stačí udělat malou úpravu na vstupu obvodu, která je svým způsobem velice jednoduchá a nevyžaduje úpravy na plošném spoji. Na radiostanici si navolte ovládacím prvkem hlasitost na vámi oblíbenou hodnotu, nejlépe doprostřed stupnice a paralelně k reproduktoru (nejlépe externímu) připojte krajní svorky trimru 200K. Jezdec nastavte do polohy 90% od vodiče, který si zvolíte za referenční zem.  Konektor JTS- (původně pro zem telefonní linky) připojte na zvolenou zem a JTS+ na jezdec. Nyní si vezměte druhou radiostanici nebo požádejte osazenstvo daného kanálu, ať vám pípá tóny. Pomocí M8NITORu nastavte jezdec do polohy, kde se tóny přijímají se 100% úspěšností. Nebojte se, dekodér má na vstupu OZ s velkou snášenlivostí vůči přebuzení. Trimr zajistěte proti přenastavení (stačí plastelína, pokud nemáte patřičný materiál po ruce) a umístěte k obvodu dekodéru tak, aby nehrozilo dotknutí s jinými částmi. Dekodér umístěte do stohovatelné krabičky, jelikož na dobu dohlednou plánuji doplnit zařízení o podobný DTMF kodér-vysílač, který by v kombinaci s tímto zpojením byl schopen jak vysílat tak i přijímat tónový telex. Tato dvě zařízení plánuji jako samostatná, která se budou dělit o jeden paralelní port (bude potřeba rozděleného kabelu z paralelního portu na 2 konektory D-SUB9).

A nakonec ...
Na projektové WWW je ke stažení kompletní balík, který obsahuje jak tento text ve formátu DOC, tak i  schéma (GIF), schéma ve formátu SCH pro FORMICA SCHEME 4.1 a obrazec plošného spoje PCB pro FORMICA LAYOUT 4.1, který je možné vytisknout na fólii nebo na fotoplotru a dále použít k výrobě PCB fotocestou. Plošný spoj je jednostranný se spojovými čárami 0,5mm, tudíž snadno odleptatelný i v domácích podmínkách. Dále je zde program M8NITOR.EXE a zdrojový kód M8NITOR.BAS.

Pokud máte jakékoliv dotazy, náměty, nebo byste tu rádi viděli nějaký zlepšovák, pak se nezapomeňte ozvat na níže uvedený kontakt. Také můžete posílat své programy pro tento dekodér a psát o tom, k čemu jste jej využili. Adresa projektové WWW je http://td98.cjb.net nebo http://members.xoom.com/td98. Projektový e-mail je td98@email.cz. 
 

Soubory ke stažení : dtmfrxu.zip
Rád bych poděkoval následujícím osobám za podporu při vývoji dekodéru:
Jan Wohlgemuth - technologická příprava a pomoc při přepracování ze součástek TESLA na moderní ekvivalenty
Lukáš Burda - za poskytnutí odborné literatury a SW asistenci
Jakub Dvořák - za tištění elektronických podkladů a náhledů PCB

Dekodér  DTMF-RX-U není určen pro komerční výrobu. Jeho použití není však nijak omezeno. Používejte jej v rámci pravidel slušného chování, zejména na pásmu CB, kde mohou být relace DTMF na obtíž. Nepřenášejte pomocí DTMF důležité informace neveřejného charakteru, pokud je nešifrujete. DTMF lze velice dobře zachytávat, narozdíl od modulovaných přenosů. Při veřejném provozu neobtěžujte DTMF komunikací ty, kteří o to nestojí.  Záleží jen na vás,  jak se bude dále telexová komunikace na bázi DTMF vyvíjet a jaký názor si na ní vytvoří nezainteresovaná veřejnost.