Projeto KD-14H

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Kit Didático Mini Central Telefônica

Descrição do Projeto

O Kit Didádito Mini Central Telefonica ou KD-14H é basicamente uma mini central telefônica, com 4 ramais e 1 tronco, desenvolvidos de forma a integrar todas as diciplinas do curso técnico de telefonia, voltadas para um único projeto eletrônico, explorando habilidades de pesquisa, criação de circuitos, montagem, layout placas e programação de microcontroladores.

Histórico

O “Kit Didático 1 Tronco 4 Ramais” (KD14h) foi iniciado pelo aluno Hercílio de Cordoba estudante da instituição do CEFET/SC - Unidade de São José no período de 2000 à 2005, em que se formou no Ensino Médio e no Curso Técnico de Telecomunicações com especialização na área de Telefonia.

Por iniciativa própria e com a simples motivação de aprender mais, iniciou na data de 25 de novembro de 2004 seu projeto de implementação de uma pequena central telefônica. Sendo assim, com ajuda de alguns alunos(...) e professores(...) o projeto foi sendo desenvolvido módulo a módulo.

Aplicações

A principal aplicação do KD14H está no ensino dos cursos técnicos e superiores em telecomunicações, dos quais podem-se citar as seguintes disciplinas:

  • Telefonia Analógica (Ramais, Tronco, Ring, Matriz, DTMF)
  • Análise de Circuitos (CIs e Circuitos Discretos)
  • Instrumentação (Confecção de Layout e Placas de Circuitos Impressos)
  • Eletrônica Analógica(Fontes, Ociladores, Conversão Analogico Digital)
  • Informática / CAD (Simuladores de Circuitos e Projeto de Layouts)
  • Programação (Programação em Assembly e C)

Desenvolvimento

O projeto consiste em desenvolver uma central telefônica de pequeno porte com todas suas características e funcionalidades, de forma que sua elaboração venha a integrar todas as disciplinas do curso técnico de telecomunicações, permitindo desenvolver habilidades práticas de montagem de circuitos eletrônicos além de conhecimento teórico em sistemas de telefonia, eletrônica analógica, eletrônica digital, layout de placas e programação de micro-controladores.

A execução do projeto ocorreu durante a terceira fase do curso técnico de telecomunicação, datada de 25 de novembro de 2004 a 20 de março de 2005, totalizando aproximadamente 250 horas de trabalho. Todas realizadas de forma extracurricular. Todos os custos com componentes eletrônicos, soldas, transporte e material teórico ficaram a cargo do aluno executor do projeto.

Após período de pesquisa, foi definido que o projeto seria construído sobre uma placa de circuito impresso já utilizada pela CEFET SJ (Ver fig. P01), evitando assim custos extras com criação e corrosão de placas. Desta forma o projeto ficou limitado a uma área pré-estabelecia com limitado numero de trilhas, criando uma situação em que a forma determinava capacidade de ramais e circuitos complementares.

Tendo a meta estabelecida, deu-se inicio pesquisa teórica sobre centrais telefônicas já existentes, para a criação de blocos de circuitos eletrônicos essenciais para um perfeito funcionamento, chegando a seguinte lista, dividida em duas placas. Fontes de alimentação e tronco chamados de Placa Base (Ver fig. P02). Ramais, circuito de processamento, matriz de comutação, detector de DTMF, geradores de tons telefônicos e buffer para a proteção do circuito de processamento, chamada de Placa Mãe (Ver fig. P03).

Com diagrama estabelecido, ocorreu criação dos circuitos eletrônicos, o qual foi realizado com a execução de cálculos, simulação em computadores, viabilidade de encontrar os componentes no comercio, custo, simulação pratica e possibilidade de implantar na placa já adotada para a central.

Com todos os parâmetros já definidos, chegou-se aos circuitos eletrônicos divididos em blocos de acordo com função e necessidade de espaço na placa, segue uma descrição de cada bloco.

Descrição dos Módulos

Central01.jpg

CPU A unidade de processamento é composta por um microcontrolador AT89S52, da família 8051, com 8kb de memória de programa flash, clock de 11MHz, 32 portas de controle e monitoramento além de uma ampla capacidade programação em assembly.

Buffer Composto por CÍ 7404 e um foto acoplador IC817, atuam como isolador elétrico entre o microcomputador microcontrolador, guardando o mesmo contra eventuais panes elétricas ou tentativas de programação sem alimentação elétrica do projeto.

Oscilador Circuito composto por um CI 555 ligado na configuração monoastável, gera uma onda quadrada de 425 hz, com possibilidade de calibração através de trimport. Mesmo sendo um componente de baixa precisão e de não gerar ondas senoidais, foi adotado devido a sua simplicidade de implantação na placa, baixo consumo elétrico, fácil comercialização e robustez em características elétricas. Desta forma serão gerados todos os tons de sinalização de linhas, como tom de ocupado, discagem, e tom de chamada.

DTMF Circuito responsável pela detecção e conversão de tons multifrequênciais analógicos para sinais digitais, permitindo a unidade de CPU interpretar e executar os comandos teclados pelo operador do telefone, conforme a programação estabelecida. É composto pelo CI MT8870 e demais componentes auxiliares. Uma observação importante é que este circuito não é de extrema importância para o funcionamento do projeto, podendo ser substituído pela detecção dos códigos de ocupação de linha OCR, exigindo apenas uma programação adequada para o reconhecimento dos comandos digitados, contudo devido ao seu pequeno tamanho e exigências físicas, o MT8870 foi adotado no projeto.

Matriz Circuito responsável pela conexão elétrica entre ramais, troco, DTMF e oscilador, é controlado pela CPU. O componente utilizado é a matriz de comutação analógica MT 8812, um CI bastante usado na área de telefonia, sendo de fácil implantação eletrônica e comercial.

Ramal Bloco de circuito analógico com operação em 12v é responsável pela alimentação do aparelho telefônico, sinalização de linha ocupada, transmissão de sinais de voz para matriz e acionamento do Ring. Este circuito foi desenvolvido para operar com o mínimo de componentes necessário para realizar uma chamada telefônica a uma distancia máxima de 10 metros, sendo que desta forma foi possível implantar 4 ramais na placa de circuito.

Tronco Responsável pela conexão da central com a linha externa. Através de um relê comandado pela CPU face-a ligação elétrica entre linha externa e circuito de reconhecimento de ring, comunicando a CPU o recebimento de chamada. Possui sistema de nivelação de tensão externa e tesões usados na central, alem de proteção contra sobre tensão utilizando varistores e centelhador a gás, evitando avarias no sistema. A indicação de acionamento de relê é indicada por um led verde.

Fonte Como o projetado as tensões de trabalho foram determinada em 12VDC para os circuitos de ramais, matriz de comutação e relês e 5VDC para circuito de oscilador, buffer, CPU e DTMF. A corrente em ambos não supera 1A, permitindo a utilização de reguladores da família 78XX, incluindo filtro capacitivo. Para o sinal de ring foi utilizada uma tensão de 55 VAC com capacidade de 500mA. O transformador com tensões de 15, 8 e 55 VAC foi limitado a uma caixa plástica (ver fig. C01) para maior praticidade de operação e segurança, tendo em vista que a tensão de 55VAC pode causar choque elétrico foi estabelecidos parâmetros de segurança como, chave geral na caixa do transformador, jump na placa ramal e isolamento com verniz isolante nas trilhas condutoras. Para a tesão de 55VAC foi necessário criar um offset de 12 v para a a utilização do mesmo em circuitos com transistores. As tensões de 12 e 5 VDC são sinalizadas com led vermelho, e a de 55VAC com led amarelo, para indicar o funcionamento do mesmo.

Desenvolvimento Pelo foto de ser um projeto extracurricular, foi realizado

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