IDENTIFICADOR DE RAMAIS TELEFÔNICOS

IDENTIFICADOR DE RAMAIS TELEFÔNICOS
Josimar Klechowicz1,2; Werner T. Bachmann1,2; Nataniel Bona2; Ivan J. Chueiri1,2; João A. Pereira1
Caixa Postal 19067
81531-990 – Curitiba, PR
[email protected]
(1)
– LACTEC – Instituto para o Desenvolvimento da Tecnologia
(2)
– PUCPR – Pontifícia Universidade Católica do Paraná
ABSTRACT
The mean purpose of this paper is to present the project of
a branch-line identifier that use EPLD and wireless
comunications tecinologies. The branch-line identification
is showed in a mimic display and instaled in a colective
place for a esasy identification.
displays, podendo também ser implementado de forma em
que se utilize quatro conjuntos de painéis, caso haja um
grande número de ramais.
RESUMO
O objetivo deste artigo é apresentar o projeto de um
identificador de ramais telefônicos que utiliza tecnologia
EPLD e rádio comunicação. Sua finalidade é realizar a
identificação de ramais telefônicos através de um painel
mímico instalado em local de acesso coletivo, onde são
mostrados os números dos ramais que estão sendo
chamados.
Figura 1- (a) Diagrama de blocos do módulo transmissor (TX);
(b) Diagrama de blocos do módulo receptor (RX).
1. INTRODUÇÃO
O equipamento Identificador de Chamadas Telefônicas foi
projetado para ser instalado em local onde haja inúmeros
ramais telefônicos. O mesmo é utilizado para identificar e
mostrar em um painel mímico os números dos ramais que
estão chamando. Ou seja, quando o aparelho telefônico de
um ramal sinaliza, um circuito eletrônico digital instalado
junto ao aparelho, identifica, através de um sensor
eletrônico, que o ramal está chamando. Posteriormente,
um circuito digital codifica de forma serial o número do
ramal ativo e o envia para um rádio transmissor. Um
circuito rádio receptor instalado junto ao painel luminoso,
recebe a informação e, através um circuito lógico digital,
identifica o sinal transmitido, iniciando assim sua
decodificação. Na seqüência o dado, ou número do ramal
que está chamando, é mostrado no painel mímico.
2. PROJETO
O projeto está representado simplificadamente nos
diagramas de blocos da Figura 1(a) e 1(b), onde se tem o
respectivamente a representação do circuito do módulo
transmissor (TX), que deve ser instalado junto a cada um
dos ramais telefônicos, e do circuito do módulo receptor
(RX), que por sua vez recebe a informação enviada pelo
TX e controla o painel mímico de quatro dígitos, ilustrado
na Figura 2.
A amostragem dos ramais ativos no painel mímico
é feita de forma multiplexada em um único conjunto de
O sistema age após a terceira chamada do telefone,
ou terceiro toque de ring, para que assim haja tempo
disponível para que o usuário possa identificar e atender o
telefone sem que o mesmo seja identificado no painel.
Figura 2 – Ilustração do painel mímico.
2.1. Funcionamento
Quando o aparelho telefônico de um determinado ramal
chamar, o sensor de ring, instalado junto ao aparelho, leva
sua saída que estava inicialmente em nível lógico 0 (0
Volts) para nível lógico 1 (+5 Volts). Com este sinal na
entrada do circuito do módulo TX o circuito lógico inicia
a contagem dos três rings necessários para ativar a
transmissão do número do ramal.
Quando a entrada do circuito recebe o terceiro
pulso de ring, o circuito digital (EPLD) utiliza-se dos
dados de codificação do ramal, previamente programados
via straps ou teclado, e os multiplexa no tempo em dados
serias. Além disso, o circuito adiciona a este sinal um
start-bit. Com este dado serial pronto o circuito o envia
para o rádio transmissor que o transmite de forma a ser
captado pelo o rádio receptor do painel mímico.
Por sua vez, o rádio receptor que está sempre no
modo de espera, assim que detecta o start-bit do sinal
transmitido já inicia o processo de demultiplexação e de
decodificação dos dados. A partir do recebimento do startbit o circuito passa a demultiplexar os dezesseis bits
seriais de dados para posterior decodificação BCD para 4
displays de 7 segmentos. Logo, tem-se o número do ramal
que toca apresentado nos displays do módulo RX.
O sensor de ring apresenta a configuração de seu circuito
de forma a que o mesmo possa detectar a presença de um
ring telefônico na linha. Suas entradas são fisicamente as
mesmas do aparelho telefônico. Sabe-se ainda que este
circuito deve obrigatoriamente apresentar casamento
adequado de impedância com a linha em questão, de
forma a não influenciar na operação do aparelho
telefônico. Isso pode ser implementado pela inserção dos
resistores de entrada (R) antes da ponte retificadora,
observados no esquema do sensor, ilustrado na Figura 4.
2.2 . Desenvolvimento
O princípio de funcionamento do projeto está representado
de forma simplificada nos diagramas de blocos da Figura
1 e será detalhado a seguir dando ênfase em suas
características e respostas.
2.2.1. Linha telefônica
Neste item vale mencionar algumas características da
linha telefônica que serão de fundamental importância
para o desenvolvimento do projeto em questão. A linha
telefônica possui normalmente uma tensão de 48V
contínuos quando a mesma está em aberto, ou seja, com o
aparelho telefônico no gancho. Durante a utilização do
aparelho telefônico esta tensão sobe alguns volts. No
entanto, no momento em que ocorre o ring do telefone a
central telefônica, injeta na linha um sinal pulsante de
25Hz com uma amplitude de aproximadamente 90V de
pico, e é este sinal que o sensor deve detectar.
Outra característica importante sobre a linha
telefônica é que o sinal de ring tem duração de
aproximadamente 1 segundo ocorre a cada 5 segundos, ou
seja, o aparelho chama em um período de um segundo e
fica o restante do tempo em “silêncio”. A Figura 3 ilustra
o formato do sinal que caracteriza eletricamente a linha
telefônica.
Figura 3 – Característica elétrica da linha telefônica.
2.2.2. Sensor de ring
Figura 4 – Figura esquemática do sensor de ring.
Para isolar a linha telefônica do restante do módulo
transmissor foi utilizado, neste circuito, um fotoacoplador. O mesmo apresenta em sua saída um sinal de
nível lógico alto somente quando da presença de um ring
telefônico na entrada do sensor.
Para deixar o sinal de saída do sensor analógico
com níveis compatíveis com lógicas TTL foram
adicionados, em série, buffers TTL na saída do mesmo
(não ilustrados na Figura 4).
2.2.3. Codificação do ramal
Cada ramal possui um número específico que é pode ser
codificado de forma binária de 0000 até 9999. Isto permite
um certa gama de combinações de códigos. Esta
codificação é feita na EPLD onde os números do código
são adicionados ao circuito através de jumpers externos
ao circuito digital.
A codificação também poderia ser realizada através
de um teclado digital onde a configuração seria feita
através de senha para evitar modificação acidentais ou
não-autorizadas, conseguindo-se assim maior segurança.
Na forma como implementado na versão teste, são
utilizados dezesseis jumpers para simular o código
desejado, ou seja, quatro conjuntos de quatro jumpers para
codificar quatro números em forma binária BCD.
2.2.4. Comunicação serial
Este bloco, composto por circuitos lógicos, possui seus
circuitos implementados em uma EPLD e têm a função de
fazer a multiplexação dos dados provenientes dos
jumpers, que estão no formato paralelo, para o formato
serial, mais adequado para a transmissão via rádio.
Como comentado anteriormente, os dados para
codificação do ramal são inseridos no circuito da EPLD
através de jumpers. Tem-se assim dezesseis entradas de
dados de codificação do ramal. Os circuitos digitais
iniciam assim os procedimentos de multiplexação e
transmissão de dados somente após receber o terceiro
sinal de ring detectado pelo sensor. Isso porque deseja-se
que a identificação do ramal ativo ocorra a partir de um
determinado tempo. Esta característica pode ser
facilmente alterada pelo usuário através de straps
externos, ou via teclado.
O circuito digital, além da função descrita, insere,
ao conjunto de 16 bits de dados, um bit de sinalização de
envio de dados, o start-bit, que por sua vez é utilizado
pelo receptor como indicação de início de recepção de
dados. O start-bit seguido dos 16 bits de dados é
transmitido num intervalo de 17ms, ou seja, numa taxa de
transmissão de 1Kbit/s.
2.2.5. Rádio Transmissor
À princípio, utilizou-se de um rádio AM de baixo custo
para a função de transmitir o sinal serial com os dados
gerados. O mesmo funcionou satisfatoriamente durante os
teste. No entanto na versão final será utilizado transmissão
via módulos de rádio FM, mais seguros quanto ao fato de
imunidade à ruídos causados por equipamentos
eletrônicos, normalmente presentes em ambientes de
escritórios (computadores, ar condicionado, etc.).
O rádio utilizado neste projeto foi um rádio de
modulação AM que trabalha numa faixa de freqüência de
300 a 433MHz. A utilização de um módulo de rádio FM,
não altera o projeto do circuito digital, bastando apenas
alterar as conexões referentes à entrada, antena e
alimentação na placa de circuito final.
2.2.6. Rádio receptor
O rádio receptor utilizado também é um utiliza modulação
AM e possui uma saída digital e uma saída analógica.
Neste projeto utilizou-se a saída digital do rádio receptor,
já que a mesma alimenta diretamente o circuito lógico.
O módulo receptor já é adquirido como par casado
com o módulo receptor, não havendo a necessidade de
implementação de circuitos extras.
2.2.7. Conversor série paralelo e decodificador
Este bloco, também possui seus circuitos digitais
implementados na EPLD e é utilizado basicamente para
demultiplexar o sinal serial recebido pelo rádio receptor.
O circuito da EPLD inicia seu procedimento de
recepção quando em sua entrada há a presença do startbit comentado no item 2.2.4.
Assim, a partir do recebimento do start-bit o
circuito inicia a demultiplexação à taxa de 1ms por bit.
Com os dados de codificação de ramal em forma paralela,
este circuito separa os dezesseis bits de dados em quatro
conjuntos compostos de quatro bits para a decodificação
de BDC para os quatro display de 7 segmentos do painel
mímico.
Vale a observação de que os dados recebidos ficam
amostrados nos painel até que exista na entrada da EPLD
um novo start-bit com novos dados na seqüência, ou seja,
se dois telefones de ramais tocarem dentro de um mesmo
período de tempo, porém não no exato momento, o
circuito terá uma alternância na amostragem dos dados
recebidos.
3. CIRCUITOS ANALÓGICOS
Basicamente foram utilizados dois circuitos analógicos
externos a EPLD neste projeto, que não foram
apresentados no diagrama do projeto, entretanto os
mesmos possuem características importantes para do
projeto como um todo.
3.1. Fonte de alimentação DC
Este circuito foi utilizado tanto para módulo transmissor
(TX) quanto para módulo receptor (RX) e tem a função de
alimentar os circuitos analógicos e também as EPLDs.
Para ambos, o circuito da fonte de alimentação é
constituído por um transformador e um regulador de
tensão LM7805. No entanto, o mesmo poderia utilizar-se
da própria tensão da linha telefônica para alimentar os
circuitos eletrônicos, caso o consumo destes como um
todo fosse reduzido. Isso seria possível se substituíssemos,
por exemplo, a EPLD por um circuito integrado dedicado
de menor consumo.
3.2. Oscilador a cristal
Este circuito foi projetado para gerar o sinal de
sincronismo, ou clock, para o circuitos síncronos das
EPLDs. O mesmo é constituído de um cristal oscilador de
freqüência 32,768kHz. O mesmo foi escolhido por
apresentar excelente precisão em seu sinal de saída.
4. RESULTADOS ESPERADOS
Para este projeto o envio de dados do transmissor para o
receptor ocorre quando na linha do ramal a ser
identificado tem-se o terceiro ring, ou seja, nos dois
primeiros sinais de ring o transmissor não inicia seu
funcionamento. Esta característica foi adicionada para que
o ramal fosse identificado somente quando o usuário do
telefone do ramal não estivesse diretamente em contado
com seu aparelho telefônico, ou seja, esta margem é prédefinida para que o ramal seja identificado somente se o
usuário não atender seu telefone num certo período que o
mesmo esteja chamando.
Se o telefone for atendido, e assim o ramal parar de
receber o sinal de ring, somente após um período de 8s o
transmissor estará pronto para enviar novos dados, depois
do terceiro ring como inicialmente. Esta característica
permite que o receptor não se sobrecarregue.
No caso de dois ramais sinalizarem, não no mesmo
instante, o receptor mostrará os números dos ramais
alternadamente no mesmo intervalo de tempo.
A probabilidade de que dois ou mais ramais sejam
sinalizados no mesmo instante é muito pequena. Porém se
isso ocorrer o circuito receptor apresentará na saída um
dado errado.
5. ALTERAÇÕES FUTURAS
Para o projeto final futuras alterações deverão ser
realizada de forma a se solucionar pequenos problemas
como o de redução de consumo e de inserção de estágios
de memória, permitindo assim que o mesmo utilize da
própria linha telefônica para alimentar o circuito do
módulo transmissor e permitir a recepção e amostragem
simultânea de vários ramais no painel mímico.
Uma outra proposta a ser estudada é a de que,
além de números, o identificador de ramais possa, com
algumas alterações fazer a identificação do ramal através
do nome de seu usuário.
6.CONCLUSÃO
O projeto de identificador de ramal telefônico permite
realizar de forma segura e simples a tarefa de identificar
ramais telefônicos. O mesmo ainda foi desenvolvido com
o intuito de se obter baixo custo no caso do mesmo vir a
ser comercializado futuramente.
O curto prazo de desenvolvimento do projeto, em
parte, se deve ao fato do mesmo ter sido implementado
com tecnologia digital EPLD. Isso também insere ao
projeto pequenas dimensões e excelente repetibilidade
para produção em série além da garantia de sigilo das
principais informações do projeto.
7. BIBLIOGRAFIA
[1] ALTERA, Data Books e Max+Plus II Getting
Started, 1998.
[2] BIGNELL, J.; DENOVA, R., Eletrônica Digital–
Lógica Seqüencial, São Paulo, 1997, cap. 10 e 14.
[3] MILLMAN, J.; HALKIAS, C. C.; Eletrônica 1, São
Paulo, 1981, cap. 7 e 8.
[4] LANGNER, Cristiane G.; PEREIRA, João A.;
Equipamento Identificador de Fase Para Redes de
Baixa Tensão, VII Workshop IBERCHIP,
Montevidéu, pp. 11, 2001.
[5] TEMIC SEMICONDUCTORS, Optocoupler with
Phototransistor Output – 4N25, Jun. 1996.
[6] WENSHING Data Sheet, RWS-371 RECEIVER e
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