Una norma dice che: “quando due telefoni non sono a vista, non possono essere collegati brutalmente in parallelo”, questo a salvaguardia della privacy di chi fa una telefonata. Questa norma, che non so se sia scritta o sia solo una noma di fatto", non è sempre applicabile, ad esempio quando ci troviamo in presenza di impianti telefonici preesistenti, e non facilmente modificabili . Lo SWITCH TELEFONICO AUTOMATICO di seguito descritto, ci aiuta a risolvere il problema, in maniera semplice ed economica.

Il circuito che vi stiamo per mostrare è una soluzione che va replicata per il numero di apparecchi telefonici connessi in parallelo, ed interposta in serie ad ogni uno di essi, esattamente come se fosse un interruttore. Ho personalmente usato questo sistema in più occasioni con ottimi risultati, collegando fino a 4 apparati, tra telefoni, cordless e fax.

Il meccanismo

Immaginiamo lo scenario di Fig. 1 (parallelo brutale); se è in corso una conversazione da uno dei telefoni, alzando la cornetta da un altro telefono, è sempre possibile ascoltare tutta quanto viene detto, ad insaputa degli utenti che stanno già parlando. Se invece interponiamo il nostro SWITCH AUTOMATICO in serie a tutti i telefoni come Fig. 2, questo spiacevole disguido non avviene, perché appena un telefono viene collegato alla linea dal proprio SWITCH, gli altri SWITCH non sono più in grado di fare altrettanto. Di fatto gli altri telefoni sono isolati e silenziosi. Vediamo insieme come funziona il circuito.

 

 

 

Un po' di teoria elettrotecnica

Quando tutti i telefoni sono a riposo (con la cornetta riposta), possiamo misurare sulla linea telefonica (in gergo doppino) una tensione continua (DC) pari a circa 48v;  in realtà questa tensione può variare da 36 a 60v, a seconda del tipo di centrale telefonica a cui siamo connessi. La Fig. 3 schematizza il circuito elettrico equivalente all’impianto “Centrale-Linea-Telefono”. Sollevando la cornetta, chiudiamo lo switch interno all’apparecchio telefonico, e la tensione ai capi del Telefono (VTel)  è facilmente calcolabile con la legge di Ohm : [ VTel = 48/(1040 + 260) x 260 ], e corrisponde a circa 10v. I valori usati, e leggibili  in Fig. 3 sono approssimativi, ma abbastanza reali.

 

 

 

FUNZIONAMENTO IN PRATICA: Sollevando la cornetta di uno dei telefoni in parallelo,  il diodo SCR presente nell’annesso SWITCH, trova le condizioni per chiudersi (ovvero, entrare in conduzione), ed immediatamente l'impedenza del telefono (circa 260 Ohm), viene connessa alla linea, cosa che fa scendere la tensione misurabile sul doppino a circa 10 V. La tensione di 10 V non sarebbe sufficiente di per sé, a far chiudere il diodo SCR,  ma siccome è già entrato in conduzione,  la stessa corrente circolante tra Anodo e Katodo, auto-mantiene lo stato di “conduzione”, assicurando la possibilità di svolgere correttamente la telefonata. L’unico modo per ottenere l'apertura del diodo SCR, è quello di riagganciare la cornetta a fine telefonata, cosa che apre il circuito ed azzera la corrente circolante. Ora  l’SCR è nuovamente aperto e pronto a fare la sua funzione.

L'automatismo

Se quando uno dei telefoni ha già impegnato la linea, proviamo ad alzare la cornetta su un secondo telefono, possiamo constatare che questo è muto: come mai? Semplice, perché la tensione (DC) sulla linea (doppino),  è scesa a 10v, e come già detto, non è sufficiente per far chiudere nessuno degli altri SCR. Per questo tutti gli altri telefoni connessi parallelo, sono di fatto isolati dalla linea (e muti). La telefonata può avvenire nella più completa privacy. Abbiamo semplicemente costruito un selettore automatico di priorità, ed il primo utente che alza la cornetta è l'unico che può telefonare o rispondere. Il circuito funziona benissimo anche con i CORDLESS, ma ha un piccolo neo: se qualcuno dimentica la cornetta sollevata, blocca tutti gli altri telefoni connessi in parallelo. A questo problema viene in soccorso il led rosso presente su ogni switch, il quale accendendosi segnala prontamente quale sia quello connesso in un certo istante.

 

 

 

Il circuito

La Fig. 4 riporta lo schema di uno degli switch, che dovremo replicare tante volte quanti sono i telefoni in parallelo. Analizziamo i componenti fondamentali. Il ponte di diodi BR1 adatta automaticamente la polarità (DC) del "doppino", in quanto questa non è mai certa; questo ponte può essere agevolmente sostituito con 4 diodi tipo 1N4001 connessi a ponte raddrizzatore (vedi appendice); in base alla polarità (casuale) che trova sul doppino, solo due dei quattro diodi che compongono il ponte, entrano in conduzione, e diventano per fonia e per DC, come degli interruttori chiusi. Il diodo SCR Q1 deve essere scelto di una taglia per piccoli segnali, perché quelli di potenza sono troppo "duri" (necessitando di troppa corrente tra GATE e KATODO) da mandare in conduzione. Il DIAC D1 è sostituibile con due zener da 22v connessi in serie con polarità opposta, e consente all'SCR di entrare in conduzione solo se c'è una tensione sul doppino superiore a 25v circa; è la chiave di tutto, e quando la tensione di linea scende a 10v, non fa condurre gli altri SCR. Il diodo ZENER DZ1 protegge il led da extratensioni che potrebbero facilmente bruciarlo. Il LED DS1 è la “spia luminosa” che si accende per segnalare quando la cornetta viene sollevata (o dimenticata).

COLLAUDO: Realizzare il circuito di Fig. 3. Chiudendo lo switch, si deve accendere il led. Ripetere invertendo la polarità dell’alimentatore. Se questo funziona siete a buon punto e potete collaudare il circuito provandolo in serie ad un vero telefono.

INSTALLAZIONE: replicare il circuito per il numero di telefoni in parallelo, ed inserirli in serie ad ogni uno degli apparecchi connessi alla stessa linea (Fig. 2).

Li sta componenti

Q1: SCR   BT169, BRX46, BRX47, BRX49
D1: DIAC
DZ1: ZENER 2.4V
DS1: LED qualsisi
BR1: PONTE RADDRIZZATORE WL01
RESISTORI : 220 ohm, 10k, 12k tutte ¼ watt
CONDENSATORI  : 10 nF 50v

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Appendice

Di seguito riporto alcuni approfondimenti e note, per chi non ha molta confidenza con i componenti elettronici, cercando di spiegare con parole semplici, alcuni dei principi che permettono a questo circuito di funzionare; maggiori notizie sono disponibili su WIKIPEDIA mediante i vari hyperlink

DIODO: tutti i diodi hanno una caratteristica principale, che è quella di consentire il passaggio di corrente in un solo senso,  caso che si chiama polarizzazione diretta; se lo colleghiamo capovolto la corrente non fluisce, caso chiamato polarizzazione inversa;  esperimento: se colleghiamo una pila ad una lampadina, con in serie un diodo, la lampadina si accenderà solo se questo è connesso con polarizzazione diretta (quando il polo positivo della batteria è collegato all’ANODO, e la lampadina al KATODO), e non viceversa; tutti i diodi “rubano” sempre una piccola tensione (caduta),  tipicamente pari a 0,6volt per quelli al silicio; questo significa che partendo da una pila da 9v, dopo il diodo troveremo solo 8,4volt, cosa che in certi casi può essere un problema; i diodi più usati sono l’ 1N4148 per piccoli segnali e l’ 1N4001 per correnti fino a 1 ampere; ci sono diodi capaci di sopportare centinaia di ampere.

PONTE RADDRIZZATORE (BR1): noto come ponte di Graetz, è formato da 4 diodi connessi nella classica configurazione “a ponte”; si trova in commercio integrato in un unico package; è disponibile per varie tensioni e correnti; ha sempre 4 terminali: due sono l’ingresso AC, a cui normalmente si connette il secondario di un trasformatore, e  due sono le uscite (positiva e negativa); normalmente è usato per raddrizzare la corrente  alternata (AC);  in questo circuito si usa in corrente continua (DC), dove si sfrutta la sua capacità di restituire una polarità nota, qualsiasi sia la polarità in ingresso, funzione che può essere utile per la salvaguardia di dispositivi portatili; nel nostro circuito, solo due dei quattro diodi  sono in conduzione perché polarizzati direttamente, mentre gli altri due sono aperti, o meglio. in interdizione, perché polarizzati inversamente; possiamo pensare ai due diodi in conduzione come a degli interruttori chiusi sia per la DC, che per la fonia delle nostre telefonate; un  ponte raddrizzatore può sempre essere sostituito con quattro diodi singoli, con caratteristiche simili o superiori (in questo caso vanno bene quattro 1n4001).

DIODO ZENER (DZ1):  i diodi zener hanno una caratteristica che viene usata per costruire alimentatori a tensione stabilizzata; se colleghiamo un alimentatore a tensione variabile ad una lampadina, con in serie un diodo zener (ad esempio da 2.4v) polarizzato inversamente, ed iniziamo a salire con la tensione di uscita, lo zener non lascerà passare corrente, almeno fino a quando ai suoi capi non ci sarà una tensione di 2.4v (detta tensione di zener);  continuando ad aumentare la tensione del nostro alimentatore, potremo notare che ai capi dello zener, continueremo ad avere 2.4v; in pratica sulla lampadina avremo  2.4v in meno che la tensione d’uscita dell’alimentatore;  nel nostro circuito, lo zener viene usato per proteggere il diodo led, assicurando che ai capi dello stesso non ci siano mai più di 2.4v, evitando in questo modo un facile danneggiamento del led, che notoriamente mal sopporta tensioni superiori; ci sono in commercio diodi zener pre-tarati per varie tensioni, ed in grado di sopportare diverse correnti che li attraversano, cosa che determina la loro potenza massima dissipabile (P = V x I);

DIODO CONTROLLATO SCR (D1): il diodo SCR (detto anche tiristore) è un diodo che anche se collegato con polarizzazione diretta, non lascia passare corrente; esperimento: provate con una pila ed una lampadina (Fig. 5); ha però un terzo pin, detto GATE; se tramite una resistenza, facciamo passare una piccola corrente positiva tra il GATE e KATODO,  otterremo l’accensione della lampadina, ma cosa ben più importante, la stessa corrente che fluisce provvede a mantenerlo in conduzione, anche quando togliamo la corrente dal GATE; per riportare l’SCR in interdizione dobbiamo interrompere per un attimo la corrente che lo attraversa, aprendo il circuito; questo effetto memoria è basilare per il nostro circuito, poichè, una volta mandato in conduzione l’SCR alzando la cornetta, rimane in questo stato anche quando la tensione di linea scende a valori che non sarebbero sufficienti per farlo innescare (mandarlo in conduzione), e vi rimane fino a che la cornetta non verrà riagganciata (apertura del circuito); ci sono diodi controllati in grado di sopportare migliaia di ampere e volts (ad esempio quelli usati per variare la velocità dei treni).

 

DIODO LED (DS1): ormai ci sono diodi led dovunque; la loro caratteristica fondamentale è che quando entrano in conduzione (bastano 10 milli Ampere) la loro giunzione si illumina; in base al drogaggio usato per la loro costruzione, si ottengono vari colori; la tensione ai capi di un diodo led varia tra 1.8 e 3V; sono delicati e se si superano le tensioni  e correnti massime previste per il loro normale funzionamento, si danneggiano in modo irreparabile; sono sempre di più usati al posto delle lampadine per illuminazione, grazie ai grandi passi avanti fatti in termini di potenza luminosa.

 

DIAC (D1): il diodo DIAC è un componente sempre usato un unione con diodi SCR o TRIAC (che sono SCR per corrente alternata); E’ formato da due diodi zener da circa 22 volts, connessi in serie con polarità opposta. Per questo non hanno la fascetta della polarità come gli altri diodi, perché possono essere collegati in qualsiasi modo; servono per fare innescare i diodi SCR “solo” quando la tensione di pilotaggio raggiunge certi valori minimi.