Svenska ElektronikForumet

Hej allihopa!

Inspirerad av ett problem på jobbet, har jag börjat fundera på hur man skulle kunna bygga en analysator för nummerpresentationsinformation som skickas över POTS.
Det är naturligt vis flera saker som behöver analyseras. Främsta handlar det om inbördes tider mellan olika händelser.

Händelser som jag tror är intressanta är:
* Polaritetsskiften på linjen.
* DTMF-tonernas start och slut. Samt…
* Ringsignalens start och slut.
Dessutom tänkte jag analysera innehållet i DTMF-tonerna.

Polaritetsskiften och ringsignalen tänkte jag detektera med hjälp av några motstånd, några zenerdioder och några optokopplare. Enkelt och utan krusiduller rakt in i loggkretsen. För att analysera innehållet i DTMF-tonerna tänkte jag använda en MT8870. Men MT8870:an har en tydlig fördröjning innan data kommer ut, vilket är helt naturlig. Därför duger inte utdatat från MT8870:an inte till att mäta när DTMF-tonerna startar eller slutar.
Därför har jag tagit fram kretsen i schemat här nedanför. Som synes använder jag två komparatorer i en klassisk fönsterdiskriminatorkoppling. När signalen hamnar utanför fönstret indikerar det närvaro av toner (aktiv låg). Nackdelen med denna koppling är att när tonen går genom ”noll nivån” så blir det en kort puls på utgången. För att kompensera det sitter kondensatorn C2 över R6 på utgången av komparatorerna. Nu till mina funderingar/frågor.
C2 har den fördelen att jag slipper få en hel ”burst” av pulser på ingången av loggningskretsen, när jag bara vill detektera start och slut på DTMF-tonerna. (Det underlättar loggningen.)
Nackdelen med C2 är att den fördröjer detekteringen av slutet på DTMF-tonerna.

Har ni några idéer till alternativa lösningar på burst vs. timingen (C2) i endera hårdvara eller ”mjukvara” för endera microcontroller (Arduino) eller programerbar logik (FPGA).

EDIT: Naturligtvis kommer kretsen innehålla en linjetransformator också. (Se xxargs och mina inlägg nedan.)

Om du använder utgången från fönsterkomparatorn utan fördröjningskondensatorn och istället trigger en re-trigable monoflop (t.ex. 4538) kan du få en ganska exakt tid ut.

Om du inte skall vara extrem noga med din inkoppling till annan utrustning, val av strömförsörjning etc. så att det garanterat inte kopplat till jord/skyddsjord i något läge, så föreslår jag att signaleringen passerar en modemtrafo innan aktiv elektronik.

dock det måste designas med tanke då gränssnittet skall tåla ringsignal på upp till110 Volt, inte lasta linje vare sig när det är ringsignal eller tal på linjen samt heller inte leda DC-ström. med modemtrafo får man också en spänningstålighet på minst 1500 Volt mellan telefonlinjen och resten av omgivningen - vilket kan ske vid kraftiga solvindar och luftledningar - åsknedslag en bit bort etc.

Xxargs: Ett förbiseende från min sida att inte nämna något om en transformator i mitt fösta inlägg. Den skulle naturligt vis ha omnämnts i texten. För klaringen är att jag såg den som så skälvklar att jag helt enkelt tog den för given och där med glömde att nämna den. Dock utelämnade jag den med flit ur schemat efter som schemat endast skulle illustrera det som frågan gällde.
Övriga skydd är lågt prioriterade av två skäl. Dels är analysatorn tänkt som ett mätinstrument och kommer således inte att vara permanent inkopplat. Och den kommer heller inte att användas på något fast nät, utan för att testa ATA-boxar, som används för att koppla analoga telefoner till IP-telefoni. Det hindrar i och för sig inte att analysatorn kan komma att få fullständiga skydd i ett senare skede av utvecklingen.

Icecap: Jag ska inte påstå att jag kan allt. Så om du känner till något jag inte känner till får du gärna upplysa mig om det. Men jag tänker inte låssas som att jag är dum heller.
Om min koppling följs av en krets med konsekvent ”trigg nivå” (t.ex. en tredje komparator) så kommer den fungera som en retriggbar vippa. Den vippa som du föreslår använder även den en RC-krets för att bestämma tiden. Så jag ser inte att ditt förslag tillför något mer än en ökad kostnad. Men som sagt upplys mig gärna om det jag inte kännertill.

Nedan ytterligare ett delschema. Den här gången med mina tankar kring ingångskretsen. Ta alla värden med en näve salt, då jag är långt ifrån klar med mina tankar. Om någon har erfarenhet av att konsturera telekom produkter eller bara har goda tipps eller idéer får ni mer än gärna kommentera.

Alla tipps och idéer är välkomna!

EDIT: Lade till ordet "inte" i meningen "Men jag tänker inte låssas som att jag är dum heller" ovan. Förlåt Icecap om det var förvirrande innan.

Här kommer senaste permutationen på ingångskretsen. Den har ritats om ett antal gånger.
Jag har gjort några enkla överslagsberäkningar för att försöka få komponentvärdena i rätt härad. Men då jag inte har fastställt varken optokopplare eller transformator är det väldigt mycket gissningar. Fast det är väll det som menas med ”Idé banken” eller…? Allt är som sagt på idéstadiet än så länge.

Nästa steg är att konstruera in MT8870:an (eller CM8870Cx* som är det närmsta jag hittat i EAGLE:s komponentbibliotek) och komparatorena från det första schemat. Jag funderar på att göra hela kretsen till en Arduino shield.

(* Jag har rättat flera felaktigheter på CM8870Cx symbolen. Det var fel riktning på flera signaler och ben 6 benämns VSS istället för PWDN.)

Jag är fortfarande intresserad av att ni som har erfarenhet av att konstruera för telekom ger mig tipps och synpunker. T.ex. Är impedansen hög nog att inte ”lasta ner” linjen om den kopplas parallellt med en telefon?

Försöker mig på en lite mer omfattande sammanfattning och presentation av mina tankar.

Inspirationen kom från en händelse på jobbet. En av våra återförsäljare klagade på att en av hanns telefoner maximalt visade 10 siffror på i nummerpresentation när han använde en ATA-box från oss. (*1) Medan ärendet utvecklades så presenterade återförsäljaren tidsdiagram som visadepå skillnader mellan vår och en konkurrents ATA-box. Jag insåg att vår kommunikation med tillverkaren skulle vara så mycket enklare om vi kunde skapa sådana tidsdiagram själva istället för att förlita oss på återförsäljaren för dessa.
Där började min fantasi rotera kring att skapa ett eget instrument för att analysera nummerpresentationen.

Efter som skillnaderna, mellan ATA-boxarna, låg i timingen fokuserade jag främst på att detektera timingen.
Så jag tänker att analysatorn kan:
* Detektera polariteten på DC-komponenten.
* Mäta timingen för polaritetsskiften hos DC-komponenten.
* Mäta timingen för (start och slut på) DTMF-tonerna.
* Analysera innehållet i DTMF-tonerna.
* Mäta starttiden för ringsignalen.
Analysatorn kan inte mäta några spänningsnivåer, utan använder zenerdioder för att avgöra om det är lågnivå (<=ca40V, CD-komponent) eller hög nivå (>=ca50V, ringsignal). Samt en kopplingskondensator och linjetransformator för att urskilja audio/DTMF-toner.

Nu har jag kommit så långt jag just nu kan komma på egen hand. Jag ser bara två möjliga vägar framåt:
1. Att jag köper in komponenter och börjar labba. (Vilket jag inte har råd med just nu.)
2. Att någon här på forumet kan bidra till den fortsatta utvecklingen av idén.

Därför gör jag hela projektmappen från EAGLE tillgänglig för nedladdning, som ZIP, för intresserade.
Nedan är en PNG-bild, ett PDF-dokument och länken till ZIP-filen. POTS_anlysator.zip

Om min ekonomi har förbättrats (vilket jag hoppas) och mitt intresse fortfarande är starkt (fast det tvivlar jag på) kan det bli ett projekt på sensommaren/hösten.

[*1 Angående problemet på jobbet: Vi och återförsäljaren har konstaterat att ATA-boxen inte följer det standardiserade protokollet (även om majoriteten av telefonerna på marknaden inte bryr sig). Så nu är det upp till oss att övertyga tillverkaren att de måste åtgärda ATA-boxen.]

Om jag förstått rätt så har MT8870 två detektorutgångar.
EsT: "Early steering output. Presents a logic high immediately when the digital algorithm detects a recognizable tone pair (sign
al condition). Any momentary loss of signal condition will cause ESt to return to a logic low"

StD: "Delayed steering output. Presents a logic high when a received tone pair has been registered and the output latch is
updated. Returns to logic low when the voltage on St/GT falls below VTSt."

Duger inte EsT för att detektera start/stopp-ögonblick för DTMF-tonerna men StD för att trigga avläsning av exakt vilken ton det rör sig om?

Databladet jag tittade i:
http://pdf.datasheetcatalog.com/datashe ... 01SMTR.pdf

Vad gäller transformator så skulle jag nog istället satsa på elektronik ansluten direkt till telefonlinjen och matad med en vanlig klassisk "tung" nättransformator. Optokopplare mellan den direktanslutna elektroniken och elektronik som kommunicerar trådbundet med övrig omgivning. Egentligen kräver det två separata nättrafos men om bygget inte behöver motstå åskväder på telelinjen så räcker en nättrafo med två separata sekundärlindningar.

En "telefontransformator" är för övrigt fel till denna tillämpning, den brukar ha t.ex. 600 ohm på båda sidorna. Om du ska ha en transformator så bör den ha hög impedans på båda sidor. Om du kör 600-600-trafo så får du en hörbar inverkan på ljudet och det är ju ingen höjdare på något som ska vara ett mätinstrument.

Vad gäller linjespänningen så skulle jag nog göra en koppling som garanterat ger "lur på" vid säg 40-50V och garanterat "lur av" vid kanske säg under 20V, men om spänningen ligger mellan t.ex. 20-40V så känner kretsen istället av starka transienter (typ ett språng på kanske minst 5-10V, klart högre än varje normalt ljud) och polariteten på en sådan flank styr växling av "lur på" eller "lur av"-läget.

D.v.s. ungefär såhär:
En komparator som känner av >40V
En komparator som känner av <20V
Ett högpassfilter - efter detta:
En komparator som känner av positiv flank om minst 5-10V
En komparator som känner av negativ flank om minst 5-10V
Dessa fyra komparatorer kopplas först till grindar så att aktiv signal från >40V "tystar" signalen från "negativ flank-komparatorn" och aktiv signal från <20V "tystar" signalen från "positiv flank-komparatorn". Sedan kopplas >40V och "positiv flank"-komparatorerna till en or-grind, och <20V och "negativ flank"-komparatorerna kopplas till en annan or-grind. Dessa or-grindar matar sedan set/reset-ingångarna på en vippa. Ja, eller så läser man bara av alla fyra signalerna med en loggkrets.

Detta borde ge en säkrare detektering av lur av/på även på telenät med lite låg spänning respektive telefoner som lastar med lite väl hög impedans.

Fast det är kanske overkill+++?