Сотовый телефонный мост GSM-АТС-miсro.

Каждый, кто пользуется мобильным телефоном, наверняка неоднократно обращал внимание на тот факт, что внутрисотовые звонки тарифицируются значительно дешевле звонков, уходящих за пределы сети сотового оператора. Особенно заметна разница для корпоративных клиентов, где стоимость звонка внутри корпорации на порядок отличается от стоимости звонка на городскую телефонную сеть. У многих операторов платными являются и входящие из-за пределов родительской сети звонки. И эти звонки также тарифицируются по довольно высоким тарифам. Этот интересный факт (разная тарификация внутри сети и за её пределами) натолкнул на мысль о создании устройства, позволяющего сделать любые звонки на город и из города тарифицируемыми по внутрисотовым тарифам. Так на моём рабочем столе родился сотовый Мост GSM-АТС-miсro.

Главными задачами при проектировании ставились схемотехническая простота устройства, доступность элементной базы, абсолютная повторяемость без единой регулировки, использование дешёвой элементной базы, возможность работы в пульсе и тоне, интерком, работа с самыми жуткими отечественными линиями, надёжность и простота в эксплуатации.

Устройство состоит из доработанного мобильного телефона Siemens C25, установленного в подставку Siemens C2588 (когда-то в ней было зарядное устройство), в которой находится собственно сам телефонный мост, состоящий из DTMF декодера, микроконтроллера управления устройством, индикатора режимов работы, реле набора номера, мостового эхоподавителя, логики подсчёта звонков и формирования импульсов управления сотовой трубкой.

Начнём с сотовой трубки. Siemens C25 имеет такую приятную функцию, как возможность назначить раздельно для VIP списка иную мелодию, чем для всех остальных входящих звонков. На этом замечательном факте и построена аутентификация звонков и допуска в мост «своих» и отсечения «чужих» абонентов. Если мы запишем собственную мелодию для «чужих», состоящую из одной коротенькой паузы (и всё!!!), а в VIP списке будет использоваться какая-либо мелодия, то используя примитивный амплитудный детектор, мы сможем различать «своих» и «чужих» абонентов, и с помощью простейшей логики запускать автоматический ответ для «своих». Так выглядит схемка доработки телефонной трубки Siemens C25 для корректной работы с сотовым мостом. Красным указаны проводники, соединяющие девайс трубки с трубкой.

Всё, что нужно сделать – это:
1) в соответствии с прилагаемой схемой припаять 7 проводов внутри трубы - между трубой и маленьким девайсом, состоящим из микросхемки HEF4066B в SMD исполнении (отечественный аналог К564КТ3), полевого ключа IRLML2502, одного кремниевого диода, двух резисторов по 2М и двух конденсаторов - 1 и 0,1 мкФ
2) перекусить провод, ведущий к «земле» от пьезобуззера трубки и «освободить» вторую ногу дата-порта телефона (отпаять 2 ногу дата-порта от проводника на печатной плате телефона).

После этой переделки при установленной на мост трубке на 8 ноге дата-порта будет «0», что приведёт к закрытию ключа IRLML2502. В таком случае цепь пьезобуззер + диод внутри IRLML2502 + диод + 2M резистор + 1мкФ конденсатор образуют обыкновенный амплитудный детектор, управляющий парой ключей HEF4066B, которые управляют кнопкой ответа на входящий звонок. Учитывая, что при звонках не из VIP списка будет молчание, амплитудный детектор ничего не обнаружит и не даст добро на ответ трубки. Если же поступит звонок из VIP-списка телефона (до 9 абонентов, программируется хозяином сотового моста), то детектор установит на управляющих входах HEF4066B логическую «1», кнопка с зелёной трубкой будет «нажата» и произойдёт мгновенный автоматический ответ на вызов. Перед поднятием трубы пьезобуззер однократно коротко пропищит. Так построен автоподъём трубки «для своих» при вызове моста из сотовой сети.

Когда сотовая трубка находится вне моста, она работает, как обычно – IRLML2502 открыт управляющим напряжением около 1,8V, что приходит с 8 ноги дата-порта. Пьезобуззер через переход сток-исток IRLML2502 «жёстко» подключен к массе телефона – амплитудный детектор автоответа заблокирован.

На 2 ногу дата-порта (ранее это был вход выбора величины зарядного тока аккумуляторов) с моста будут приходить два коротких импульса, дающие команду сотовой трубке при звонке из города дозваниваться к хозяину сотового моста. В этом случае работает вторая пара ключей SMD микросхемы HEF4066B. Задействована всё та же зелёная кнопка телефона.

Как же работает сотовый мост? Всё не просто, а очень просто. Начнём со звонка на мост из сотовой сети. Если позвонил свой, труба автоматически включает автоответ и включает на борту моста (находится в подставке) DTMF декодер и микроконтроллер, программа которого определяет алгоритм работы устройства. Как включает? На разъёме стыковки трубы с внешним миром, на микрофонном входе (10 нога) появляется напряжение 1,8 вольта для питания электретного микрофона. Это напряжение открывает отечественный n-p-n транзистор КТ3102Д, который в свою очередь открывает ключик, состряпанный из отечественного p-n-p КТ3107. Абонент, допущенный мостом, набирает в DTMF коде на своём мобильном телефоне номер городского телефона и завершает набор нажатием кнопки *. DTMF сигналы проходят в мост через тот же разъём (11 нога). Все действия абонента индицируются на семисегментном светодиодном индикаторе. После этого происходит соединение моста с телефонной линией и импульсный набор. Опять же, все действия абонента и текущее состояние сотового моста индицируется на индикаторе. Далее можно работать тоном – например, для управления автоответчиком. Если абоненту не нужен импульсный набор – он сразу набирает * и может пользоваться тоновым набором в линию (для цифровых АТС, понимающих тоновый набор). Для того чтобы произвести сброс линии не перезванивая, нужно нажать на мобильном телефоне кнопку #. После нажатия решётки мост будет переведён в изначальное состояние и линия освобождается. Если первой набрана цифра 8 (попытка выйти на межгород), мост блокирует дальнейший набор и запускает сигнал интеркома – в подставке установлен буззер, вызывающий того, кто находится дома (в офисе) рядом с мостом. Для разговора по интеркому достаточно извлечь трубку из подставки – и можно говорить. Если тот, кто находится в офисе, согласен с выходом мобильного абонента на межгород через Городскую Автоматическую Телефонную Сеть (ГАТС), то он может вручную дозвониться по указанному номеру, сказать об этом абоненту на сотовой трубе и вернуть сотовую трубу в мост, предоставив выход абоненту на такой разговор.

Абонент нажимает * и может говорить по междугородке. На телефонном аппарате, с которого набирали номер на межгород, трубку в спешке ложить необязательно – сработает система директор-секретарь, отключая этот аппарат от линии и занимая её мостом. Относительно этого аппарата (стоящего за мостом) мост имеет приоритет по схеме директор-секретарь. Единственный момент – межгород, где секретарь имеет приоритет. Зачем это сделано? Дело в том, что сотовый мост рассчитан на пользование не одним человеком, а до 9 абонентов. Вам же не хочется, чтобы приходили счета за международные звонки?

Цоколёвка разъёма Siemens:
1 - общий, минус питания;
2 - выбор схемы заряда АКБ – большой/малый ток заряда (его мы отрываем от печатной платы трубы и используем для подачи двух импульсов запуска дозвона к владельцу моста);
3 - вход 5-8 вольт, для штатного заряда АКБ в трубе (мы не используем);
4 - не используется, в трубе этот вывод свободен (мы используем, соединяя с + танталового конденсатора 68 микрофарад, который напрямую соединён с АКБ трубы. Отсюда же питается SMD CD4066B, ключи которой «давят» на зелёную кнопку;
5 - данные, выход (порт RS232 в TTL исполнении), для стыковки с PC;
6 - данные, вход (порт RS232 в TTL исполнении), для стыковки с PC;
7 - двунаправленный порт для работы с периферией (например, автомобильное оборудование для громкой связи). Мы не используем;
8 - вход синхронизации с периферией. При соединении с общим проводом включает внешние микрофонный вход и выход звука;
9 - земля внешнего микрофона
10 - внешний микрофон;
11 - внешний динамик;
12 - общий, минус питания.

Электрическая принципиальная схема моста (откроетсся в новом окне, 100 Кб).

Для подавления эхо-эффекта используется трансформаторная противоместная схема с RC-эквивалентом телефонной линии в одном из плеч моста. Использован стандартный трансформатор ТОТ-31 отечественного производства.

В качестве DTMF декодера использован IL9270N производства Минского НПО «Интеграл». IL9270N имеет аналоги: отечественный К1008ВЖ18 и «вражеские» - MT8870, BT8870, MV8870, HM9270, KT3170. Лучше всего использовать вражеский MT88L70 – он рассчитан на низковольтное питание. Использованный микроконтроллер – AT90S2313 от фирмы Atmel. Его задача – принять из IL9270N код расшифрованных DTMF сигналов, обработать, сформировать сигналы управления электромагнитным реле занятия линии и набора номера, сигналы звукового оповещения, временнЫе интервалы работы моста и сигналы управления семисегментным светодиодным индикатором.

Время работы на ГАТС ограничено 3 минутами 10 секундами. После 2 минут 50 секунд абонент услышит в сотовой трубке три звуковых сигнала, извещающих об истечении времени разговора. Для продления разговора после этих сигналов в течении оставшихся 20 секунд необходимо с сотовой трубки послать любую цифру в DTMF. После этого трёхминутный отсчёт начнётся заново. Через 2 минуты 50 секунд – опять предупреждение и так по кругу – до тех пор, пока владелец сотовой трубы желает продолжать разговор.

Счётчик звонков из ГАТС, автомат сброса в исходное состояние по окончании звонков и формирователь сигналов управления для дозвона моста к хозяину при входящих из города на мост звонках реализованы на HEF4017 (кривой отечественный аналог – К561ИЕ8, применять настоятельно не рекомендую) и HEF4066B (прямой отечественный аналог – К561КТ3, или вражеский CD4066B) с обвязкой. Автомат запускает дозвон к хозяину сотового моста со 2-го или 7-го звонка из города, формируя на выводе #2 дата-порта переделанной трубки 2 коротких импульса. Эти импульсы производят «нажатие» зелёной кнопки, запуская трубу в режим звонка хозяину моста. Имеется возможность отключить на мосте входящие из города звонки, если со счётчика звонков и формирователя управления трубой сняв все перемычки с мостиков L1-L6.

Мостик L8 – технологический. Он должен быть всегда замкнут перемычкой. Если снять перемычку L8, входы-выходы звука и автоответ «своему» абоненту будут отключены, то есть труба будет отключена от моста.

Сотовый мост питается от батарей телефона. Подзаряд батарей осуществляется постоянно, током примерно 1/10 от номинальной ёмкости батарей. Это не самый лучший способ, но нового комплекта батарей с лихвой хватает минимум на год интенсивной работы моста. Если хозяин моста заметит снижение ёмкости аккумуляторных батарей, это верный признак эффекта «памяти» батареи. Для лечения достаточно извлечь аккумулятор и «оттренировать». Процесс тренировки аккумуляторных батарей прост – несколько раз полностью разрядить и зарядить. Можно произвести тренировку батарей, не извлекая их из трубки. Для этого можно использовать любое штатное зарядное устройство для Siemens C/S/25/35/45 (5-8 вольт, 150-1000 миллиампер). При пропадании питающей сети мост полностью сохраняет свою работоспособность. Для экономии батарей сотового моста можно снять перемычку L7, разрешающую индикацию на семисегментном индикаторе. В этом случае мост не будет индицировать на нём режимы работы, набираемые номера, серийный номер изделия и мою, извините, рекламу.

В качестве реле занятия телефонной линии и импульсном наборе задействовано малогабаритное реле P-3 фирмы Meisei, рассчитанное на напряжение 3 вольта. Реле имеет 2 группы переключающих контактов. Сопротивление обмотки около 65 Ом. Реле можно заменить любым электромагнитным/герконовым со сходными параметрами. Желательно не использовать реле с ещё мЕньшим сопротивлением обмотки – питается оно от аккумулятора телефона.

Для правильной работы моста в трубке необходимо выключить приём СВ и SMS сообщений, автоответ при работе в автомобиле, все виды переадресации. Громкость динамика устанавливаем в максимум, регулятором эхоподавителя во время тестового сеанса добиваемся максимального подавления эхо-эффекта (настраиваем под конкретную абонентскую линию конкретной АТС). Если эхо всё же велико, уменьшаем громкость на трубке моста, но не более чем на половину от максимального уровня. Лучшим вариантом звонка для VIP (список сокращённого набора) является звонок телефона номер 1. Для всех остальных устанавливаем мелодию звонка номер 20, заранее записав в неё одну коротенькую паузу. Громкость звонков ставим в положение 4 – на максимум. Делаем с трубки моста один звонок главной трубке (трубка хозяина моста), на которую мост будет адресовать все входящие из города звонки. Это важный момент – мост будет звонить именно на ту сотовую трубу, на которую с него был предыдущий звонок. Если Вы позвоните с трубки моста Васе, то мост и дальше автоматом будет звонить Васе. Если Вы хотя-бы однократно позвоните Лёше – мост забудет о Васе и будет звонить именно Лёше до тех пор, пока вручную не будет выполнен звонок Васе. То есть при звонке из города мост звонит на тот мобильный номер, на который звонили до этого – обыкновенный redial. Чтобы избежать путаницы в этом вопросе – рекомендую хозяину моста включить в трубке моста функцию няньки – звонок лишь по одному номеру, записав в ячейку этой функции свой номер телефона.

Правильно собранное устройство из заведомо исправных деталей в наладке не нуждается и сразу готово к работе. Единственный подстроечный элемент – это переменный резистор СП3-19, номиналом 1 килоом, устанавливается в корпусе моста, в отверстие, использовавшееся ранее для индикации заряда (находится сверху, рядом с технологической «ямой» для дополнительного аккумулятора). С помощью этого резистора в процессе тестового сеанса связи настраиваем «на слух» подавление эхо-эффекта, неизбежно возникающего при стыковке с городской телефонной линией.

* - за прошивкой для PIC-контроллера необходимо обращаться к автору проекта.

Смотрите новую, полную версию сотового моста здесь

Источник: gsmgate.front.ru
Автор: Малкович Александр Николаевич.