CLIP-Anzeige

Siehe auch:

• Soft-CLIP-Dekoder mit ATtiny2313
• Soft-CLIP-Dekoder mit ATmega8
• Impulswahl-zu-Tonwahl-Konverter
• Tonwahl-Dekoder

Alte Telefone mit Wählscheibe kommen wieder (2017) in Mode. Nur ihre Bedienung ist nicht allzu komfortabel. Aber auch Tastentelefone haben so ihre Macken. Am lästigsten bei schnurgebundenen Tastentelefonen ist die Vergesslichkeit des Kurzwahlspeichers. Auch ist da CLIP nicht gängig, und eine Namensanzeige wäre nicht schlecht.

Der o.a. Soft-CLIP-Dekoder ist schon mal nicht schlecht, aber hier möchte ich einiges verbessern:

• Die Schaltung ist viel zu aufwändig! Externe OPVs (wie bei der Schaltung mit ATtiny2313) sollten nicht erforderlich sein. Der Analogvergleicher eines jeden AVR-Mikrocontrollers sollte als Flankendetektor bestens geeignet sein.
• Die Schaltung sollte ohne externe Stromversorgung auskommen. Das einzige nennenswert Strom fressende Bauteil ist das LC-Display. Es benötigt in meinem Testfall 5 V und 1,25 mA. Ein einfacher Schaltregler speist die Schaltung von der Telefonleitung.
• Im Fall dass man nicht in das Telefon eingreifen möchte (irgendwo muss das Display ja sichtbar hin), erfolgt der Anschluss (in Deutschland) des Gerätes mit dem TAE-Stecker in eine N-Dose. Das macht eine Reihenschaltung zum Telefon möglich, und damit kann die Schaltung außerdem als Impulswahl-zu-Tonwahl-Konverter fungieren.
• DTMF-Töne sollten ebenfalls dekodiert werden, falls der Gesprächspartner eine Ziffernfolge mit der Tastatur eingibt, oder zum Mitschneiden (Kontrollanzeige) vom eigenen Tastentelefon.

Für den Impulswahl-zu-Tonwahl-Konverter gibt es diese beiden bekannten Rezepte:

Tipp: Ganz kleine Displays passen an die Stelle wo sonst der Zettel mit der eigenen Rufnummer hinkommt. Beißt sich allerdings mit guter Ablesbarkeit.

Viele externe Bauelemente kümmern sich um die Stromversorgung bei aufgelegtem Telefonhörer: Der Transistor T1 bildet mit der Spule L1 und der Diode D4 einen Inverswandler und wandelt die Energie von 30 … 60 Volt auf 5 Volt. Geregelt wird dieser Wandler in Software durch IC1. Gemessen wird der Spannungsabfall an R2 und dieser auf 1 V gehalten, für 1 mA Mindeststrom des IC3 TL431. Dadurch leuchtet die LED D5 nicht, der Regelstrom fließt um die LED herum.

D1 verhindert Schäden durch Falschpolung der Schaltung, während D6 betriebsmäßig die positiven Halbwellen der Klingelwechselspannung von einem Thomson-Kabelmodem (nicht vom Postamt) vom Transverter mit T1 abhält. Der Kondensator C7 schließt die Ruf- und Sprechwechselspannung zum Telefon hin kurz. Eine vorher ausprobierte Gleichrichterbrücke verschlechtert die Sprachqualität zu sehr.

Diese Schaltung hat ein Henne-Ein-Problem: Ohne Betriebsspannung läuft der Mikrocontroller nicht an, der den Transverter steuert, der den Mikrocontroller speist. Der Strom durch R6 reicht hierfür nicht. Die Inbetriebnahme erfolgt daher durch Abheben des Telefonhörers und Herstellung des Schleifenstroms, der von IC3, sichtbar gemacht durch D5, auf 5 V (Spannungsabfall) geregelt wird.

Die Leistungsbilanz sieht ungefähr so aus:

• Display IC2: 1,25 mA
• Spannungsregler IC3: 1 mA
• Passive Beschaltung R7, R8, R15, R16: Unter 1 mA
• Mikrocontroller bei intern 2 MHz zur PWM-Generierung: 1 mA
• Mikrocontroller bei intern 16 MHz zur DTMF-Dekodierung: 8 mA
  (In diesem Fall stehen locker 20 mA vom Schleifenstrom zur Verfügung)
• Stromaufnahme des Transverters bei 45 V: Etwa 0,5 mA
  Macht eine Effizienz von 5*(1,25+1+0,75+1) ÷ 45*0,5 = 83 %. Nicht schlecht.

Einige Bauteile rund um den Transverter sind speziell für die höheren Spannungen auszuwählen: C1, T1, D6 und C17. Die Spannungsfestlegung auf 350 V ist willkürlich; maximal können betriebsmäßig 120 V auftreten. Da Bauelemente für 350 V nicht teurer sind, ergibt sich so reichlich Reserve für unerwartete Überspannungen.

Will man die Schaltung vereinfachen und ein Steckernetzteil oder (bei besonders Energie sparenden LC-Anzeigen) Batterien verwenden, entfallen alle diese Bauteile, außer der Spannungsteiler. Bei Batteriebetrieb sollte der Spannungsteiler von einem Portpin eingeschaltet werden. Schaltnetzteile funktionieren nicht! Diese koppeln über ihre EMV-Schutzbauteile Brummen in das Telefonnetz! Es muss also ein konventioneller Trafo mit nachgeschalteter Spannungsregelung sein.

Der 6-polige Pfostenstecker dient zur Programmierung des Mikrocontrollers. RESET hat tatsächlich 2 Funktionen; es dient trotz aktivem Reset als A/D-Wandler auch zur Feststellung des Zustandes des Gabelumschalters. Hingegen dient R24 nur zur Feststellung, ob hohe Spannung über dem Telefon anliegt; dafür müssen 3 Bedingungen erfüllt sein:

• Telefonhörer aufgelegt oder Wählimpuls oder Flash-Impuls
• Kein paralles Telefon abgehoben
• Amt in Betrieb

Hier steht echtes USB zur Verfügung, kein V-USB. Dem Nachteil der geringeren Rechenleistung steht der variable Oszillator gegenüber. Für die Hintergrundbeleuchtung des LCD steht eine gesonderte Spannungsschiene mit nominell 5,6 Volt zur Verfügung.

Auch hier versorgt sich der Controller selbst per Inverswandler. Zum Hochlauf desselben muss der Hörer abgenommen werden. Ein stromarmer Hochlauf wie bei den Lösungen mit ATtiny45 ist hier nicht möglich, weil das Display zu viel frisst. Der Wert von R2 hängt vom Pullup-Widerstand der PIC ab und ist noch zu ermitteln.

Die Transistoren T1 und T2 sollten heutzutage (2021) durch genügend spannungsfeste Logic-Level-MOSFETs ersetzt werden. Recht brauchbar erscheinen mir die 200-V-Typen ZVN3320 (n-Kanal) und ZVP1320 (p-Kanal) im SOT23-Gehäuse. Im bastelfreundlicheren 4-poligen DIL-Gehäuse gibt's bei Reichelt IRFD210 (n-Kanal) und IRFD9210 (p-Kanal) mit etwas höheren Schwellspannungen.

Wie beim Muster mit AVR muss mechanisch dafür Sorge getragen werden, dass der USB-Anschluss nur bei Trennung vom Amt zugänglich wird. Über WebUSB kann ein Telefonbuch per WebApp mit jedem Computer oder Smartphone gepflegt werden.