apostila aparelho telefone

APARELHO TELEFÔNICO

VOL. 02

Professor: Evaristo Gonçalves de Oliveira

2007

São Paulo

DE

TELEFONIA

APOSTILA

GETÚLIO VARGAS

ETEC

AAPPAARREELLHHOO TTEELLEEFFÔÔNNIICCOO

TELEFONE 1. FUNDAMENTOS DE ACÚSTICA 1.1 VOZ x AUDIÇÃO O som é a sensação causada no sistema nervoso pela vibração de delicadas membranas no

ouvido, como resultado da vibração de corpos rígidos ou semi-rígidos, tais como diapasão,

alto-falante ou uma campainha.

O som é uma energia mecânica, necessitando de um meio material para sua propagação,

diferentemente da energia eletromagnética que se propaga no vácuo.

O ar constitui um meio do qual o som pode ser transmitido, entretanto, outros meios, sejam

eles sólidos ou líquidos podem servir para sua propagação.

Constata-se que um meio com maior densidade, ou seja, um sólido, propaga o som melhor

que o ar.

Principais partes do ouvido humano

PPrrooffºº EEvvaarriissttoo GG.. ddee OOlliivveeiirraa 2


As freqüências audíveis vão desde 16 Hz até 20 kHz, sendo que o limite superior varia de

pessoa para pessoa e decresce com a idade.

Para que o som possa ser percebido pelos órgãos auditivos, deve haver uma intensidade

mínima, que corresponde ao limite superior de audibilidade, chamado umbral de

audibilidade. Este limite varia com a freqüência, sendo que o ouvido humano tem uma

sensibilidade maior para as freqüências de aproximadamente 3 kHz.

As principais características do ouvido humano são:

• Recepção: vibração do tímpano,

• Faixa de freqüência: 16 Hz a 20 kHz,

• Resposta: não linear.

Curva de resposta em freqüência do ouvido humano.

A voz humana produz vibração sonora de uma faixa de freqüências de 100 Hz a 10 kHz.

Cada som emitido é composto simultaneamente de diversas freqüências. A freqüência dos

sons vocais são harmônicos de uma certa freqüência fundamental das cordas vocais.

A potência média da voz de diversas pessoas pode variar dentro de amplos limites, sendo,

no entanto de um valor muito baixo. Uma pessoa falando baixo produz 0,001 microwatt,

falando normalmente 10 microwatts, e gritando 1 a 2 miliwatts.

Outra característica importante da voz que deve ser levada em conta, é que a maior parte da

energia está concentrada nas baixas freqüências.



As principais características da voz humana são;

• Emissão: vibração das cordas vocais

• Faixa de freqüência: 100 Hz a 10 kHz

• Faixa de maior energia: 100 Hz a 1500 Hz

• Faixa de maior inteligibilidade: 1500 Hz a 8000 Hz

Curva característica da voz humana no domínio da freqüência

1.2 INTELIGIBILIDADE

Diversos estudos foram realizados para determinar qual a faixa de freqüências mais

apropriada, sob o ponto de vista econômico e de qualidade para as comunicações.

Para fonia (transmissão de voz), foram basicamente levados em conta os seguintes fatores,

resultantes das características da voz e do ouvido humano;

• Inteligibilidade,

• Energia da voz

A inteligibilidade é definida como o percentual de palavras perfeitamente reconhecidas

numa conversação.

Verificou-se que na faixa de 100 a 1,5 kHz estava concentrada 90% da energia da voz

humana, enquanto que na faixa acima de 1,5kHz estava concentrada 70% da

inteligibilidade das palavras.



Baseado num compromisso entre estes dois valores, foi escolhida a faixa de voz entre 300 a

3,4 kHz para comunicações telefônicas, o que garante 85% de inteligibilidade e 68% de

energia e da voz recebida pelo ouvinte. Para transmissão de música, no entanto, é

necessário uma faixa bem maior, de 50 Hz a 10 kHz.

Considerando esse fato, os sistemas telefônicos em geral foram projetados e construídos no

mundo todo para atender bem ao espectro definido pela telefonia simples, assim os

aparelhos telefônicos têm boa resposta nas cápsulas transmissora e receptora para a parcela

de energia da voz humana que se situa entre as freqüências de 300 a 3,4 kHz, garantindo

85% de inteligibilidade.

A evolução da utilização da rede telefônica para outros serviços, especialmente a

comunicação digital de dados em alta velocidade, conduziu naturalmente à necessidade de

utilização de bandas passantes superiores a 3,4 kHz, sendo então desenvolvidas novas

tecnologias para o atendimento dessas necessidades.

2. O TELEFONE

Por definição [ALENCAR – 1999], é o dispositivo eletrônico responsável pela origem e

destino das ligações e que permite a conversação entre assinantes, além de trocar

informações com a central telefônica.

O aparelho telefônico foi inventado por Alexander Graham Bell, em 1876, possibilitando

duas pessoas falarem por um circuito através de fios.

Após todos estes anos da invenção na qual a tecnologia e os materiais tenham sido

modificados substancialmente, o principio de funcionamento é o mesmo ao de 100 anos

atrás.

O telefone é um equipamento eletrônico, e como tal, necessita de uma alimentação de

corrente contínua (DC).



Antigamente os aparelhos telefônicos utilizavam uma “bateria local” junto ao próprio

aparelho, tornando o aparelho dispendioso e complicado para o usuário, além de originar

problemas técnicos freqüentemente.

Atualmente, os aparelhos telefônicos utilizam o que chamamos de “bateria central”,

proveniente da própria central telefônica, assim há uma redução de custos e facilidade de

operação e manutenção do aparelho.

As principais funções do aparelho telefônico são:

• Solicitar a utilização dos recursos da central local, quando o usuário retira o fone do

gancho;

• Informar o usuário que a central local está apta para o início da chamada, emitindo o

tom de discar;

• Transmitir o número de telefone do chamado à central local;

• Indicar o estado de uma chamada em progresso (tocando campainha, ocupado, etc..)

• Avisar o usuário que uma chamada está ocorrendo (toque de campainha);

• Transformar a energia acústica de voz em energia elétrica e vice-versa;

• Ajustar automaticamente as variações existentes nos comprimentos dos cabos;

• Avisar a central local que a chamada terminou logo após o usuário chamador

colocar o fone no gancho.

Sendo que de maneira simples podemos dizer que o telefone possui três circuitos básicos:

• Um circuito de voz (speech circuit),

• Um circuito de transmissão, processador de chamadas (pulse dialer ou DTMF),

• Um circuito de dispositivo sonoro ou campainha (tone ringer).



2.1 CIRCUITO DE VOZ

2.1.1 Transmissor

Quando nos referimos ao circuito de voz, responsável pela conversão de sinais elétricos em

sonoros e vice-versa, temos a cápsula transmissora, que gera vibrações que são transmitidas

a um diafragma, este comprime as partículas de carvão, as quais são comprimidas umas

contra as outras, fazendo maior contato entre elas e a resistência entre os dois eletrodos do

microfone diminui, quando o diafragma volta a posição original diminui a área de contato

entre as partículas de carvão e a resistência aumenta.

Quando uma corrente circula nos terminais da cápsula, temos como resultado uma corrente

variante no tempo. As cápsulas de carvão são as mais baratas e de menor qualidade, suas

características são muito instáveis e causam grande distorção.

Transformação de energias elétrica em acústica



Cápsula transmissora a carvão.

Cápsula transmissora de aparelho telefônico

Nos dias de hoje esta função é realizada treto, que é composto por um por microfones de ele

material cerâmico, que ao ser comprimido produz uma variação de tensão na saída.

Microfone de eletreto



Neste tipo de cápsula a variação causada pelas laminas internas são muito pequenas, a qual

deve ser então amplificada, através de um amplificador do tipo FET. A desvantagem deste

tipo de cápsula é a sensibilidade a interferência por rádio freqüência (RF), devido a alta

impedância do FET.

2.1.2 Receptor O receptor, também conhecido como cápsula receptora, faz a função inversa, ou seja,

transforma as variações de corrente elétrica em variações sonoras.

é constituída basicamente de um imã permanente com duas peças

olares, providas de bobinas, através das quais circula corrente DC.

que atua sobre a bobina e a membrana é proporcional à força d

Para a transformação da energia elétrica em energia acústica, utilizam-se cápsulas

magnéticas e dinâmicas. A cápsula magnética

p

Transformação de energia elét (cá

rica em acústica psula magnética).

Nas cápsulas receptoras dinâmicas, a bobina pela qual circula a corrente DC está unida à

membrana, movendo-se num campo magnético cilíndrico (figura abaixo), sendo a força

o campo magnético.




Cápsula receptora

Transformação de energia elétrica em acústica (cápsula dinâmica).

Monofones


2.2 PROCESSADOR DE CHAMADAS

Um assinante, quando deseja originar uma chamada ou efetuar uma ligação, retira o

monofone do gancho e aguarda o tom de discar (ou tom de linha).

Após a confirmação do sinal, ele deverá enviar a informação à central local do número

com que deseje falar.

Para isto, os aparelhos telefônicos são dotados de um teclado ou disco numérico, de forma

que o assinante chamador envie à central o número do assinante chamado.

Esquema de conversação telefônica

Disco numérico

O sinal produzido pode ser uma seqüência de pulsos ou sinais multifrequeciais DTMF.



2.2.1 Pulse Dialer (Discagem por Pulso)

Nos telefones com disco, o usuário gira o disco no sentido horário até o elemento de

bloqueio (ou encosto). O disco ao retornar a posição normal, devido à ação de uma mola,

rovoca a abertura no loop de corrente da linha, tantas vezes quanto for o número discado.

terrupção do loop de corrente e contabiliza os pulsos enviados, que

hegam na razão aberto-fechado de 2:1, divididos em 66,66 ms e 33,33 ms, um pulso

telefone de disco é composto por partes eletromecânicas que ao girar, enviam pulsos de

orrente à linha telefônica. Estes tipos de aparelhos foram substituídos por teclados, o qual

ais

pida, outra facilidade do teclado refere-se que estes possuem uma chave tom / pulso a

da linha. Na forma de pulso seria o equivalente

o telefone de disco numérico, só que os pulsos são realizados no interior do aparelho. Na

.2.2 DTMF Generator (Multifrequencial)

p

A central percebe a in

c

totalizando 100 ms (0,1 s), sendo que o processo deve ser repetido para cada dígito

discado. A esse processo dá-se o nome de “discagem decádica”.

33,33 ms

66,66 ms

Pulsos decádicos de discagem (dígito 3)

O

c

torna-se mais fácil de usar, alem disso o telefone de teclado tornou a discagem m

rá

deve ser colocada na conversão adequada

a

versão tom, são enviados tons multifrequenciais DTMF (Dual Tom Multifrequency) à

linha telefônica.

2

Nos telefones multifrequenciais, quando uma tecla é pressionada, ativa a emissão de um

par de freqüências (DTMF) na faixa de áudio, por um período de tempo de



aproximadamente 100 ms, à central local, que filtra e identifica o par como sendo o código

e um número predeterminado.

ada dígito decimal ou tecla possui um par de freqüências específicas, como mostrado na

gura abaixo.

u “*”).

itarem o projeto de circuitos eletrônicos, têm

ontribuído para o desenvolvimento de equipamentos sofisticados para automação e

inuição do tempo de transmissão da sinalização, portanto é

ais vantajosa. Atualmente praticamente todas as centrais digitais fazem automaticamente

s teclas básicas que acompanham um telefone moderno são:

• 0 – 9: dígitos decimais para discagem.

• REDIAL: rediscagem do último número discado.

d

C

fi

Os aparelhos modernos possuem uma chave de seleção “tom/pulso” e ainda a opção de

conversão para tom durante a ligação decádica, utilizando uma tecla específica para esse

fim (tecla “tom” o

Tons multifrequenciais. A quarta coluna é utilizada para aplicações especiais.

Os sinais DTMF pôr serem confiáveis e facil

c

controle, como, por exemplo, atendimento automático para saldo bancário, saldo de cartão

de crédito, identificadores de chamada (BINA).

A opção DTMF proporciona dim

m

o reconhecimento da opção de sinalização utilizada pelo assinante.

A



• TOM/PULSO: mudança automática de decádico para DTMF e vice-versa.

• FLASH: acesso a serviços da central. Consiste em interromper a corrente de

loop (abrir a linha) por um tempo de 100 a 800 ms e equivale a um breve toque

no gancho do aparelho.

• PAUSE: insere um atraso de aproximadamente de 2 segundos antes de enviar

a automaticamente o número programado na agenda.

• MUTE: é a tecla de sigilo que bloqueia a transmissão/recepção

ada a

a distância razoável.

ais antigos, foi utilizada uma campainha eletromagnética. A corrente

necessária e padronizada para esse fim

estar situado entre 70 a 90 Vrms (eficazes) com freqüência de 25 Hz (+/- 20 %).

A corrente denom a

pulsada,

silêncio (1:4

É usado m

apenas da co

os dígitos a serem discados, após o pressionamento dessa tecla.

• STORE: armazenamento de número da agenda.

• MEMO: cham

temporariamente.

• VOL: regula o nível da campainha.

3. Circuito de Campainha ou Ring (Tone Ring)

A central telefônica após identificar o assinante chamado deve enviar um sinal e fazer soar

a campainha do telefone. Esse sinal deve ter potência suficiente para avisa-lo da cham

um

Nos aparelhos m

foi a corrente alternada, senoidal, cujo valor poderá

inada de corrente de toque é enviada ao assinante chamado de form

de maneira a provocar um segundo toque de campainha e quatro segundos de

s).

u capacitor para bloquear a corrente contínua da linha e permitir a passagem

rrente de toque.




Chavea

A chave, quando o fone está no gancho, fica aberta. Quando o usuário tira o fone do

gancho, interrompe a corrente alternada e simultaneamente uma corrente contínua alimenta

o aparelho telefônico.

Dessa forma, todos os circuitos combinados, forma o diagrama geral do telefone, conforme

indicado abaixo.

4. Alimentação do Aparelho Telefônico

Os telefones funcionam com tensão contínua de -48V, corrente de operação de 20 a 80 mA.

Esta alimentação é proveniente da própria central telefônica, simplificando os circuitos do

aparelho e a sua instalação.

b20 ~25 Hz

Telefô-nico

C

Campainha

Circui-to doApa-relho

Linha deAssinante

ChaveaC

Campainha

Circui-to doApa-relho

Linha deAssinante

b20 ~25 Hz

Telefô-nico

Diagrama de blocos do telefone.


5. SINALIZAÇÃO

Sem dúvida, os equipamentos que compõem um sistema telefônico foram criados para

possibilitar a comunicação entre os humanos. Porém, entre as centrais telefônicas, deverão

precisará haver uma comunicação protocolar para que o sistema funcione de forma

autocontrolada e auto-sustentada, conhecidas pelo nome de sinalização.

A sinalização telefônica é de suma importância para o processo de efetivação e tarifação das

hamadas. É a sinalização quem informa a prestadora de serviços os dados necessários

asicamente existem dois tipos de sinalização:

será entre os aparelhos telefônicos dos usuários e a central de comutação

a que estiverem conectados,

• a segunda são as sinalizações ocorridas entre as centrais telefônicas.

.1 Sinalização de assinante

ambém conhecida como Sinalização Acústica, consiste em uma série de sinais audíveis com

eqüências e cadências preestabelecidas emitidas da central telefônica para o assinante e se

ivide em:

.1.1 Tom de Discar (TD)

ambém chamado tom de teclar, é o sinal que informa ao assinante originador da

central enviará esse sinal toda vez que for reconhecido que o assinante retirou o fone

c

para faturar as contas dos assinantes, através dela também as Operadoras têm dados

estatísticos extremamente importantes para a gestão operacional.

B

• a primeira

5

T

fr

d

5

T

chamada o momento de iniciar o processo de chamada, por meio da discagem ou teclagem

do número do assinante destino.

A



do gancho, pois isso indicará que ela estará pronta para receber o número do assinante

estino.

ada pela central e

ssim saberá que o fone foi retirado do gancho.

a a ligação.

nuamente em uma freqüência de 425 Hz ±

5Hz até a recepção do primeiro dígito acionado pelo mesmo.

sinal (também denominado RBT) que informa ao assinante originador da chamada que

d

A tensão presente na linha de assinante quando o fone estiver no gancho (loop aberto)

será de -48 volts DC, quando o usuário retirar o fone, uma chave fechará o loop de linha e

a tensão cairá para aproximadamente 12 Volts DC, que será detect

a

O assinante que deseja fazer a ligação terá um tempo determinado pela central entre 15 a 20

segundos para fazê-lo, caso não o faça, será desligado da central, para que não ocupe o

sistema e receberá um sinal de ocupado, sinalizando para que refaç

O sinal é enviado ao assinante originador conti

2

Gráfico do Sinal Elétrico do Tom de Discar.

5.1.2 Tom de Chamada (TC) ou Tom de controle de Chamada

O

ela foi processada pela central e que o assinante de destino foi localizado. Nesse momento,



no mesmo instante o assinante chamado recebe a corrente de toque de campainha,

fazendo soar um sinal no seu telefone.

.1.3 Tom de Ocupado (TO ou LO)

enviado diretamente da central para o assinante que originou a chamada, informando-o

as seguintes situações:

• se a linha do assinante destino encontra-se ocupada no momento do

chamado;

• se há congestionamento em algum ponto da cadeia de comutação, seja nas rotas

diretas ou no tráfego de transbordo;

• se os dígitos não foram enviados satisfatoriamente ou em tempo hábil para a

central;

• se o enlace não pôde ser processado em algum ponto da cadeia de

O sinal vem de forma cadenciada, na razão de 1:4, isto é, um segundo de toque (corrente

de toque de campainha) para 4 segundos de silêncio. A freqüência desse sinal é de

425Hz ± 25Hz.

Gráfico do Sinal elétrico do Tom de Discar

5

É

d

comutação, por problemas técnicos;

Esse sinal será de 425Hz, cadenciado em ciclos iguais de 250ms de sinal e 250ms de

silêncio (1/4 de segundo).



Gráfico do Sinal elétrico do Tom de Ocupado

5.1.4 Tom de Número Inacessível (TNI)

ambém é chamado de Tom de Nível Vago ou Número Inexistente. É um sinal de

25Hz enviado ao assinante originador da chamada (chamador) em uma seqüência de

nal com duração de 250ms por 750ms, intercalado por um período de silêncio de 250ms.

dica as seguintes possíveis situações:

nte enviado não existe;

• a linha do assinante destino está com defeito;

• a sua categoria de usuário.

Esse sinal tem sido gradativamente substituído por uma gravação do tipo “esse número não

existe ou foi mudado, favor ligar para o serviço de auxílio à Lista 102”.

5.1.5 Corrente de Toque (CT)

com uma tensão de 75 Volts rms (eficazes) com

ando-o sobre a existência da chamada.

1.4 Tom de Número Inacessível (TNI)

ambém é chamado de Tom de Nível Vago ou Número Inexistente. É um sinal de

25Hz enviado ao assinante originador da chamada (chamador) em uma seqüência de

nal com duração de 250ms por 750ms, intercalado por um período de silêncio de 250ms.

dica as seguintes possíveis situações:

nte enviado não existe;

• a linha do assinante destino está com defeito;

• a sua categoria de usuário.

Esse sinal tem sido gradativamente substituído por uma gravação do tipo “esse número não

existe ou foi mudado, favor ligar para o serviço de auxílio à Lista 102”.

5.1.5 Corrente de Toque (CT)

com uma tensão de 75 Volts rms (eficazes) com

ando-o sobre a existência da chamada.

TT

44

sisi

InIn

• número do assina

• número do assina

• número do assinante destino foi mudado;

acesso ao número é negado para

• número do assinante destino foi mudado;

acesso ao número é negado para

É uma corrente alternada produzidaÉ uma corrente alternada produzida

tolerância de +20% e freqüência de 25Hz, enviada à campainha (circuito ring) do telefone do

assinante de destino, inform

tolerância de +20% e freqüência de 25Hz, enviada à campainha (circuito ring) do telefone do

assinante de destino, inform



A corrente é enviada na mesma cadência do tom de controle de chamada, um segundo de

nal por quatro segundos de silêncio, até que o assinante atenda ou após completar um

eríodo de temporização.

advertência de Telefone Público, que informa ao

suário de telefone público o momento de trocar o cartão ou colocar outra ficha

(mo a ção, utilizado na programação de centrais

priv a ilizado pelas centrais digitais quando o

assi n chamadas em uma mesma linha, dentre

outras sinalizações

.1 Telefone Digital

ão aparelhos “inteligentes” (microprocessados) com circuitos dedicados, de forma a

si

p

5.1.6 Outros Tipos

Sinalizações

Existem outros tons, como o Tom de

u

ed ); Tom de Confirmação de Programa

ad s tipo PABX, Tom de Chamada em Espera, ut

na te usufrui a facilidade de atender duas

de assinante.

6. OUTROS TIPOS DE TELEFONE

6

S

serem conectados diretamente a um PABX digital ou a uma central digital com recursos de

uma RDSI. Todos os sinais, voz e dados são digitalizados (PCM), constituindo uma rede

de comunicação de dados.



Os aparelhos digitais possuem funções especiais, com comunicação direta e rápida com o

sistema de comutação, como;

• BINA,

• Correio de voz,

• Agendas.

.2 Telefone Sem Fio (Cordless Telephone)

telefone sem fio é um aparelho com uma parte fixa denominada unidade base, e outra

óvel.

parte móvel corresponde, funcionalmente a um telefone portátil com recursos de um

lefone convencional, incorporado ao próprio monofone, acrescido de um circuito de RF

a comunicação com a unidade base.

uncionam a uma distância de até aproximadamente 100

etros.

utros denominados “longa distância”, trabalham com freqüência de RF na faixa de 900

aproximadamente 400 metros.

6

O

m

A

te

(radiofreqüência) par

A unidade base, além do circuito de RF, está conectada diretamente à cental e,

eletricamente, faz a interface entre o usuário e a central. Ela fecha o loop, providencia a

sinalização para o processo de discagem, reconhece o toque de campainha e faz a interface

de áudio.

Os telefones sem fio comuns f

m

O

MHz e funcionam até



7. BIBLIOGRAFIA http://br.geocities.com/saladefisica

Apo il nia Básica Universidade Federal do Rio Grande do Norte Dep ta haria Elétrica Apo il

rofº Walter Pichi

ecnologia de Centrais Telefônicas

a – 2ª Edição

st a Telefo

ar mento de Engen

st a TelefonePETEC SP TVicente Soares Neto Francisco Teodoro Assis Carvalho Ed. Éric


apostila aparelho telefone

Documents