专利名称：电话交换呼叫器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电话交换呼叫器，特别涉及一种耗电量小，不 需外接电源或电池，可以电话线路的电源工作的电话交换呼叫器。
背景技术：
一般的电话用户， 一线电话号码常常就装有两台以上的电话机， 以方便多位在不同房间内的使用者皆可接听电话。为使在某一人接听 电话后，能方便地将电话转接给其它人，除了直接用喊的方式通知其 它人，就是在电话线路上安装交换机。具有交换机的室内电话网络布线可以分为两大类，其中第一类是属于放射状布线，如图1所示，必须在电话外线进入室内的源头60 上拉出一电话线，并装设一交换机62，每安装一台电话分机便从交换 机62中拉出一条电话线连接电话插座64，并在电话插座64上装设电 话分机66。采用此布线方法的前提是施工者必须知道电话线进入室内 的源头60，然而，并非所有使用电话的人都知道自己所使用的电话线 进入室内的源头，甚至，在许多新房子盖好的时候电话插座就已经安 装好，只需申请电话号码将电话机的电话线插入电话插座即可，不清 楚源头，所以，此布线方式，并不是人人都容易施行。第二类布线方式则是分散状，较第一类容易许多，首先如图2所 示，直接在电话线路上装设具有交换功能的电话机68，插入原本即有 的电话插座64;其次如图3所示，在电话插座与电话机之间加上具有 交换功能的装置70，即可达到电话交换的目的，且施工方式简单，一
般人都能顺利自行完成。然而在现有技术中，不论是放射状布线的交换机、分布式布线中 具交换功能的电话机或交换装置，皆需外接电源或者装置电池，以便 该交换装置能工作。如装置电池工作，其内部通常具有一检知线路来 检知电话机话筒是否被拿起，若被拿起则启动电源，以便交换装置工 作，反之则关闭电源，以节省电池的电能。可是，话筒拿起通话的时 间长短因人而异；若电话使用者习惯讲电话讲很久，则电池将很快就 没电而使得交换装置失效，在使用上实属不便。实用新型内容针对以上现有技术的不足，本实用新型的主要目的，是提供一种 电话交换呼叫器，也就是提供一电源电话线路，使本实用新型可利用 电话在线的电源工作，不需外接电源或电池。本实用新型的另一目的，是提供一种电话交换呼叫器，可改变电 话在线的电压，利用电压变化来传送信号。本实用新型的第三个目的，是提供一种电话交换呼叫器，其可将 信号调变并放大为较易处理的信号，以供微控制器进行判读。为达上述目的，本实用新型提供一种电话交换呼叫器，包括一电源电话线路，连接至少一部电话，用来传输电信讯号，并以 该电源电话线路做为电源供应，以产生各组件所需的电源；一信号接收电路，其连接该电源电话线路，将该电源电话线路所 传送的电信讯号调变为较易处理的输入讯号；一控制单元，其连接该电源电话线路和该信号接收电路，用来处 理该信号接收电路所传送的输入讯号，使用者并可从该控制单元上发 出指令来送出控制讯号；以及一信号产生电路，其与该控制单元及该电源电话线路相接，在接收来自该控制单元的控制讯号后产生相应的信号，并通过该电话线路 传输出去。该信号接收电路包含一比较器和一低通滤波器。该低通滤波器是由 一 电阻和一 电容组成，其将电信讯号中的高频 部分滤除，并将电信讯号的低频部分传送至该比较器的负端/正端，而 原电信讯号则传送至该比较器的正端/负端。该信号产生电路包含一开关和一电阻。该控制单元包含一微控制器、 一电容、 一发声组件、至少一电阻 和一操作面板，该操作面板上设有至少一按键。该微控制器可检知该按键的状态，使用者可通过该按键下达指令 给该微控制器。该发声组件可在有电信讯号输入该电话线路时，由电压的变化发出声音来通知使用者。该输入讯号为该电信讯号调变放大后具有较易处理的电压变化。 当该电话未接起时，该控制单元为断电状态，以避免不必要的耗电和负载，而当该电话接起时，该控制单元被供电，并可根据该按键做出相应的动作，由该信号接收电路和该信号产生电路对讯号进行处理。该微控制器中包含一比较器。实施本实用新型，可利用电话在线的电源工作，不需外接电源或 电池，也可改变电话在线的电压，利用电压变化来传送信号，亦可将 信号调变并放大为较易处理的信号，以供微控制器进行判读。
图1至图3为现有技术的结构示意图。 图4为本实用新型的示意图。 图5为本实用新型中电源电话线路的示意图。 图6为本实用新型中信号产生电路的示意图。 图7为本实用新型中信号接收电路的示意图。 图8为本实用新型的信号接收电路中比较器传送端与接收端信号 波形的曲线图。图9为本实用新型中控制单元的示意图。 图中10电源电话线路 1022电压源 1042开关120、 122、 124、 126晶体管130、 132、 134、 136、 138电压节点140、 142、 144、 146控制端点150、 152端点20信号产生电路24、 26控制端点30信号接收电路33电容38端点41微控制器44发声组件50电源接脚58端点62交换机66电话机70交换装置102电话线104电话机 106桥式整流线路21开关 28端点 31比较器34、 35、 36控制端点 40控制单元 42电容 48按键52、 54、 56控制端点 60源头64电话插座 68具有交换功能的电话机具体实施方式
本实用新型提供一种电话交换呼叫器，其作用和设置位置等同于图3的交换装置70。本实用新型的架构如图4所示，包含一电源电话 线路IO、 一信号接收电路30、 一控制单元40和一信号产生电路20， 其中电源电话线路10为市内电话的布线，除了传输电信讯号外，也可 利用电话线的电力作为本装置各组件的供应电源；信号接收电路30 将电源电话线路10所传送的电信讯号调变为较易处理的输入讯号；控 制单元40包含一微控制器及操作接口 ，用以处理信号接收电路30所 接收的输入讯号，使用者可由操作接口上的按键发出指令，通过信号 产生电路20送出串行信号。图5为电源电话线路的示意图，其中左上方楕圆型虚线所包含的 电压源1022和电阻R1可等效视为电信局的电话外线102，而左下方 楕圆型虚线所包含的开关1042及电阻R2则可等效视为电话机104， 其中电压源1022输入电压为V。当电话机的话筒挂着时，即没有在使 用的时候，开关1042为断开的，电压节点130相对于端点152的电压 值即等于V，此时的电压节点130处于相对高电压状态；当电话机的 话筒被拿起，即在通话中时，开关1042为短接的。故，电压节点130 相对于端点152的电压值为V*R2/(R1+R2)，因为R2/(R1+R2)的值小 于1，所以此时电压节点130相对于端点152的电压值小于V，亦即 电压节点130为相对低电压的状态。在此电源电话线路中，另包含有一桥式整流线路106、多个电阻 R4、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 RIO、 Rll、多个晶体管120、 122、 124、 126;多个电压节点130、 132、 134、 136、 138，其电压值分别为VO、 VI、 V2、 V3、 V4;多个控制端点140、 142、 144、 146及多个端点 150、 152，其端电压分别为G、 GO。
桥式整流线路106的作用是，不论电压节点130相对于端点152 的电压为正或负，皆可确保电压节点132相对于端点150的电位为正， 以使其后面的电路正常工作。因此，若电压节点130相对于端点152 的电压为正值，亦即在此时电压节点130可以视为和电压节点132短 接，其电压值相同；端点150和152短接，其电压值相同，即VO二 VI， GO=G，换言之，电压节点132相对于端点150的电压，亦如电 压节点130相对于端点152的电压，在电话机的话筒被挂着时，其值 为V，处于相对高压的状态；而在当电话机的话筒被拿起时，处于相 对低压的状态，其值为V*R2/(R1+R2)。电源电话线路10可以在电压节点130处于相对高电压的状态时消 耗极少的电量或关闭，而在处于相对低电压的状态时启动，对位于其 后方的电路开始供电。其线路的设计原理说明如下晶体管120、 122、 124、 126具有三个端点，且会因相对应的电压 节点134、 136、 138及控制端点146电压而将其另外两端点短接或开 路。其中晶体管120及122为同一类型的晶体管，会因为其控制端点 的电压较高而将另外两端点短接，反之则开路；而晶体管124为另一 类型的晶体管，会因为其控制端点的电压较低将另外两端点短接，反 之则开路；晶体管126由于可弹性受控于微控制器，故可属于上述两 类之中的任何一类，或是由此两类组件所组合而成。电压节点134相对于端点150的电压为V1*R5/(R4+R5)，亦即电 压节点134的电压正比于电压节点132的电压，当电压节点132的电 压V1较高，则电压节点134的电压V2也较高，反之则较低。由前述 得知，当电话机的话筒挂着时，电压节点132的电压较高；话筒拿起 时则电压较低。因此，当电话机的话筒被挂着，电压节点134的电压 也较高，话筒拿起时其电压亦较低。经由对电阻R4及R6比值的适当 选择，可让电压节点134的电压值在当电话机的话筒被挂着时正好够
高，使晶体管120的另外两端点短接；而当电话机的话筒被拿起时电压节点134的电压值在正好够低，导致晶体管120的另外两端点开路。 同时，为使晶体管120的另外两端点不管短接或开路都有极低的耗电， 电阻R4、 R6及R5的电阻值都要极大，通常为数百万欧姆。当晶体管120的两端点为短接时，晶体管122的控制电压节点136 即经由晶体管120短接到端点150，亦即电压节点136相对于端点150 的电压为0,因而此时晶体管122的另外两端点是开路的。而当晶体 管120的两端点是开路时，电压节点136相对于端点150的电压值为 V1*R7/(R6+R7)，亦即在晶体管120的两端点是开路为前提下，当电 压节点132的电压较高时，晶体管122的两端点会短接；而在相同的 前提下，当电压节点132的电压较低时，晶体管122的两端点会开路。 因此，综合以上的论述可得知，在电阻R4、 R5、 R6、 R7的电阻 值选择适当的时候，可做到以下情况当电压值为最高的时候，因为 晶体管120的控制电压节点134的电压较高，而使得晶体管120的两 端点短接，即晶体管122的控制电压节点136因而通过晶体管120短 接到端点150，而使得其值为0，进而使得晶体管122的两端点是开路 的。当电压值降低到某一个位准的时候，因为晶体管120的控制电压 节点134电压偏低，而使得晶体管120的两端点开路。然而，此时电 压节点136因电阻R6及R7分压而来的电压值仍偏高，因而使得晶体 管122的两端点是短接的。当电压值再进一步低于某一个位准的时候， 因为此时电压节点136因电阻R6及R7分压而来的电压值已偏低，因 而使得晶体管122的两端点开路的。由上可知，当电压由最高点一路下降到OV的时候，晶体管122 两端点的连接状态分为三阶段，第一阶段为开路，第二阶段短接，第 三阶段再开路。当晶体管122的两端点是开路的时候，晶体管124的 控制电压节点138的电压值等于电压节点132的电压值，属于高电压
状态，对晶体管124而言会造成其另外两端点开路，使得其后的控制 端点142得不到电源。而当晶体管122的两端点是短接的时候，电压 节点138的电压值相对于端点150的电压值为V1*R9/(R8+R9)，属于 低电压状态，对晶体管124而言会造成其另外两端点短接，使得其后 的控制端点142得到供电。电阻R8及R9的电阻值则在晶体管124可 以正常受控制的前提下，尽量选择较大的值。连接在控制端点144的 微控制器电路则由控制节点142通过电阻R10或晶体管126和电阻 Rll来供电。综合以上的论述可知，当电压由最高点一路下降到0V的时候， 微控制器电路的电源状态分为三阶段，第一阶段没电，第二阶段有电， 第三阶段没电。各阶段分别的作用为当电话机话筒挂着时，为第一 阶段，微控制器电路被断电，避免不必要的耗电，也避免对电话线路 造成负载。当电话机话筒拿起时，为第二阶段，微控制器电路被供电， 并处于接收数据或按键以作相对应动作的状态。当因为电话机和远方 的电信机房因为距离太长而导致电阻R1太大，更进而导致电阻R1和 R2分压出来的电压节点130、 132的电压V0和V1不够高，不足以让 连接于控制节点144的微控制器在正常动作时停止供电；或者，当本 实用新型刚连结至电话线路中，电压节点132的电压刚缓步上升，但 不足以让微控制器正常工作时，使其处于第三阶段停止供电，以避免 在勉强供电的状况下，微控制器可能产生的错误动作。另外，当晶体管124的两端点短接时，电压节点132的电压值会 由电阻R1、 R2、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 R10和微控制器的等效 电阻值所决定，由于电阻R4、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9相对于电阻R1 和R2都极大，因此对电压节点132的电压值影响极小，可以将其忽 略。而在最差的情况下，假设微控制器的等效电阻为0，则电阻R10 串联微控制器之后的总电阻值即为电阻R10原电阻值。此时电压节
132的电压由电阻R1、 R2及R10所决定，其值为V*(R2〃R10)/(R1+ R2〃詣)，其中R2〃R10的值为1/(1/R2+l/詣)，由于R10远大于R2， 因此R2//R10的值接近于1/(1/R2)，即等于R2，故此时VI的值为 V*(R2〃R10)/(R1+R2〃R10)，接近于V*R2/(R1+R2)，亦即电压节点130 的电压V0在装上本实用新型的前后几乎是不变的，故本实用新型对 电话网络造成的影响微乎其微。由上可知，晶体管124右端连接到控 制端点144之间的电阻R10要尽量选择最大值，只要电压节点132的 电压经过电阻R10降压后，仍足以让接于控制端点144的微控制器正 常工作即可，而本实用新型所采用的微控制器耗电极低，就算是电阻 R10的电阻值10倍于电话机内电阻R2，亦可使该微控制器正常的工 作。最后，在图5中右上方的晶体管126和电阻R11的作用在于，倘 若其后端所接的微控制器所执行的某些工作比较耗电，仅经由电阻 R10来供电会不足时，则可以控制该控制端点146，在耗电的工作执 行前先将晶体管126的两端短接，经由电阻R11提供较大的电流给微 控制器电路。在耗电的工作完成后，再将晶体管126的两端开路。虽 然经由晶体管126和电阻R11来对微控制线路供电时，由于电阻Rll 的电阻值较小，会对电话网络(即电压节点132)的电压有比较大的 影响；但是，由于一般仅在需较大音量来通知使用者接电话时，才会 需要较大的耗电流将晶体管126的两端点短接，通常此时是不需要通 过电话网络来通话，因此即使对电话网络有影响也不会造成使用上的 困扰。晶体管126两端在平时皆为开路，由前述可知本实用新型电话 网络对其造成的影响极其微小。由以上的论述可以得知本实用新型连上电话线网络之后，平时 在电话筒挂上时，几乎不会耗用到电话线的电，对原来电话线网络几 乎没有影响；在电话筒拿起时，尽管本实用新型会耗用到电话线的电，
但是由于本实用新型所用的微控制器非常省电，且在其电源端串连了 相当大的电阻，因此，对原来电话线网络的影响也是微乎其微。图6为本实用新型中信号产生电路的示意图，由开关21和电阻 R3构成，此开关21可为一晶体管。图中的控制端点24和端点28会 接到图5中的控制端点140和端点150。当开关21的控制端电压较高 时，其另外两端点就会短接，否则就会开路，因此，开关21自控制端 点26接收到来自微控制器来的信号时，若控制端点26的电压较开关 21高，则开关21的两端点会短接，否则就会开路。由于图5中电阻R4、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9相对于电阻R1、 R2 和图6中的电阻都大很多，对电压节点132的电压影响相对都极小， 因此以下的论述将电阻R4、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9省略。当控制端点26的电压较高且开关21的两端点短接时，可得图5 中电压节点132的电压值VI约为V、R2〃R3)/(R1+R2〃R3)，而当控制 端点26的电压较低且开关21的两端点为开路时，V1即为先前论及的 V*R2/(R1+R2)，亦即控制端点26的电压高则电压节点132的电压低， 控制端点26的电压低则电压节点132的电压高，因此，电压节点132 的电压值VI会随着控制端点26的电压高低而产生变化，而此电压变 化随着电话线往外送出，即构成了外传的信号。图7为本发明中信号接收电路的示意图，由比较器31、电阻R12 和电容33所构成。图中的控制端点34及端点38会接到第五图中的控 制端点142和端点150。正如一般业界所公知的比较器，当此比较器 31正端所收到的信号电压高于负端时，其输出端控制端点35会送出 与比较器31所接电源电压位准相同的高电压信号，反之则送出零电 压。电阻R12及电容33组成低通滤波器，可将让传送过来的信号的 高频成份经由电容33滤除，并将低频成份送至比较器31的负端，亦 即从控制端点34传进来的信号会原封不动地送进比较器31的正端，
仅有看来比原本信号变化和缓许多的低频成份会被传进比较器31的负端。因此，在比较器31正端所收到的信号变化因为仍含有高频的成份而较剧烈，而负端所收到的信号变化因为仅剩低频的成份而较为和缓，故，当比较器31的正端所收到的信号电压是处于相对高点的时候， 其电压值会比比较器31负端收到的信号电压高，而当比较器31的正 端所收到的信号电压是处于相对低点的时候，其电压值会比负端收到 的信号电压低。当位于同一电话网络中的另一本实用新型由于其图6中控制端点 26的电压变化而影响其电压值VI时，其VI电压的变化亦会造成此 本实用新型的VI电压变化。V1电压的变化，经由图5中的晶体管124 和控制端点142直接传到图7中的比较器31正端，并同时经由电阻 R12传到比较器31的负端。图8为图7中的比较器31的信号示意图，包含正端接收控制端点 34的输入信号a，负端的由电阻R12及电容33所组成的低通滤波器 处理后由控制端点36输入的输入信号b，和由控制端点35输出的输 出信号c。因此，利用此信号接收电路，就可以将原本摆动幅度较小 的输入信号，调变并放大为其后端所接微处理器较容易处理的电压变 化的信号。图9为本发明中控制单元的示意图，由微控制器41、电容42、发 声组件44、至少一组电阻R13和按键48所构成。图中的电源接脚50、 控制端点56及端点58分别连接至图5的控制端点144、 146及端点 150，控制端点52、 54则分别连接至图6的控制端点26及图7的控制 端点35。从图5中可以发现，通信信号亦会经由其中的电阻R10传到图9 的电源接脚50，即微控制器41的电源。由于微控制器41的电源是越 平稳越好，因此加入电容42，此电容42和图5中的电阻R10正好构
成低通滤波器，可以滤掉电源上的噪声，也可以滤掉传进来的通信信号，使其不显现在微控制器41的电源接脚50上。电阻R13和按键48构成一组按键线路，当按键48没有按下时， 按键48的两端是开路的，微控制器41的Pl脚的电压等于电源接脚 50的高电压；当按键48按下时，按键48的两端是短接的，微控制器 41的Pl脚的电压即为0。因此，由微控制器41便可检知按键48的状 态，使用者可利用按键48来下达指令给微控制器41。发声组件44会随着P2脚的电压高低变化而发出声音，当发声组 件44在发声的时候，如希望其音量较大，则必须由P2脚提供较大的 电流，因此，可通过控制端点56将图5中晶体管126的两端短接，以 便较大的电流可以通过电阻R11经过P2脚来提供给发声组件44发声。 微控制器44可通控制端点52送出通信数据至图6的信号产生电 路，也可通过控制端点54将图7的信号接收电路中处理好的接收信号 通过控制端点35收进微控制器44中进行判读。图7信号接收电路中 的比较器31可直接设置于此微控制器44中，但由于一般功能较少、 仅具备简单输出/输入功能的微控制器内并不含比较器，故当本实用新 型的电话交换呼叫器使用含比较器的微控制器时，信号接收电路中便 不需要比较器，而当本实用新型使用的微控制器不含比较器时，则如 图7所示，将比较器外接于信号接收电路中，同样可达到前者之功效。 综上所述，本实用新型提供一种电话交换呼叫器，其利用开关组 件和电阻，来达到平时几乎不耗电，动作时耗电亦极低的目的，因此， 可不需外接电源或电池，仅仅利用电话线本身所提供的电力即可完成 电话交换呼叫的工作；本实用新型利用开关组件及电阻来改变电话在 线的电压，用以传送信号。再者，本实用新型利用比较器、电阻和电 容，将输入信号放大并调变为较易处理的信号，以供微控制器判读， 在必要时，还可利用开关组件和电阻，来提供较大的电流来供应给电
路工作。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新 型实施的范围。故凡根据本实用新型保护范围所述特征及精神所为之 均等变化或修饰，皆属本实用新型的专利保护范围内，且本实用新型 的保护范围应当以权利要求部分为准。
权利要求1.一种电话交换呼叫器，其特征在于包括一电源电话线路，连接至少一部电话，用来传输电信讯号，并以该电源电话线路做为电源供应，以产生各组件所需的电源；一信号接收电路，其连接该电源电话线路，将该电源电话线路所传送的电信讯号调变为较易处理的输入讯号；一控制单元，其连接该电源电话线路和该信号接收电路，用来处理该信号接收电路所传送的输入讯号，使用者并可从该控制单元上发出指令来送出控制讯号；以及一信号产生电路，其与该控制单元及该电源电话线路相接，在接收来自该控制单元的控制讯号后产生相应的信号，并通过该电话线路传输出去。
2. 根据权利要求l所述的电话交换呼叫器，其特征在于该信号 接收电路包含一比较器和一低通滤波器。
3. 根据权利要求2所述的电话交换呼叫器，其特征在于该低通滤波器是由一电阻和一电容组成，其将电信讯号中的高频部分滤除， 并将电信讯号的低频部分传送至该比较器的负端/正端，而原电信讯号 则传送至该比较器的正端/负端。
4. 根据权利要求l所述的电话交换呼叫器，其特征在于该信号产生电路包含一开关和一电阻。
5. 根据权利要求l所述的电话交换呼叫器，其特征在于该控制单元包含一微控制器、 一电容、 一发声组件、至少一电阻和一操作面 板，该操作面板上设有至少一按键。
6. 根据权利要求6所述的电话交换呼叫器，其特征在于该微控制器可检知该按键的状态，使用者可通过该按键下达指令给该微控制器。
7. 根据权利要求6所述的电话交换呼叫器，其特征在于该发声 组件可在有电信讯号输入该电话线路时，由电压的变化发出声音来通 知使用者。
8. 根据权利要求1所述的电话交换呼叫器，其特征在于该输入 讯号为该电信讯号调变放大后具有较易处理的电压变化。
9. 根据权利要求l所述的电话交换呼叫器，其特征在于当该电 话未接起时，该控制单元为断电状态，以避免不必要的耗电和负载， 而当该电话接起时，该控制单元被供电，并可根据该按键做出相应的 动作，由该信号接收电路和该信号产生电路对讯号进行处理。
10. 根据权利要求6所述的电话交换呼叫器，其特征在于该微 控制器中包含一比较器。
专利摘要本实用新型提供一种电话交换呼叫器，包括电源电话线路、信号接收电路、控制单元及信号产生电路等部分，利用开关组件和电阻，达到平时几乎不耗电；工作时耗电亦极低的目的。因此，可以不需外加电源或电池，仅仅利用电话线本身提供的电量，即可完成电话交换呼叫的工作，本实用新型可利用电话线的电源工作，使用者按下按键后，发出信号呼叫同样安装于电话在线的其它至少一部电话交换呼叫器使其发出声响，以通知人员拿起电话话筒通话。
文档编号H04Q5/02GK201042056SQ20062001227
公开日2008年3月26日 申请日期2006年4月25日 优先权日2006年4月25日
发明者林建益 申请人:专人企业有限公司