Extracción de DTMF en líneas telefónicas – Parte 4

En el artículo anterior describí la construcción de una tarjeta para la extracción de los tonos DTMF de una línea telefónica analógica.

En este artículo describiré un modelo compatible pero más simplificado en circuitería que mantiene la misma interfaz de conexión, y al que llamaré TARF4. Dicho diseño está enfocado a su uso como parte de un tarifador para llamadas telefónicas con múltiples líneas, pero también puede usarse de forma individual.

El diseño

El nuevo diseño se creó con el objetivo de disminuir los costos de fabricación del modelo anterior TARF3. Para ello se replanteó el diseño del TARF3 simplificándolo su circuitería. Como consecuencia, también se redujo el tamaño del circuito impreso.

En el TARF4 se mantuvo el mismo principio de funcionamiento: un sistema realimentado para mantener el transistor de salida del optoacoplador en región activa.

La distribución de pines es la misma que su antecesor el TARF3, pero la lógica de los pines P y D están invertida, lo cual no sería un problema si se usan inversores lógicos o se cambia el firmware si se usa un microcontrolador.

El circuito

Como se puede observar, se han suprimido dos transistores adicionales y sus diversos componentes complementarios en la sección de sensado alrededor de los optoacopladores (con respecto al TARF3). El circuito, sin embargo, mantiene el mismo fundamento de funcionamiento que consiste en mantener a los optoacopladores en región activa mediante un circuito de realimentación negativa con un tiempo de respuesta tal (definido principalmente por C2), que no filtre la señal de audio detectada.

El circuito alrededor del MT8870 se mantiene sin cambios.

Alimentación

Las tarjetas TARF4 se alimentan con 12V no regulados, obtenidos a través del PIN +12V del conector externo. Los 12 voltios no se usan directamente sino que se bajan a 5V, mediante un regulador 7805, para lograr alimentar a la circuitería de la tarjeta y también para alimentar a un posible visor LCD (que se describirá en otro artículo) que se pueda conectar a esta tarjeta por el conector RJ-45, para mostrar los dígitos detectados.

El circuito consume pocos miliamperios. El mayor consumo de corriente lo realizará el visor, ocasionando calentamiento considerable en el regulador que no posee disipador. Sin embargo, casi no se han detectado fallas en el 7805 después de haber probado algo de 200 tarjetas TARF4 en funcionamiento.

Líneas de conexión

Las líneas de conexión son similares al del modelo anterior TARF3:

Las líneas de entrada y salida son todas digitales, no obstante, no existe línea de alimentación de 5V, se usa sólo 12V.

La descripción de pines es:

• GND. Es la referencia de tierra para todas las señales.
• +12V. Es la entrada de alimentación.
• b3,b2,b1, y b0. Es el bus de datos de la tarjeta. Funciona como entrada o salida.
• L1. Es un Terminal de la línea telefónica de entrada
• L2. Es el otro Terminal de la línea telefónica de entrada.
• D. Es la señal de salida D de la tarjeta tarifadora. Ver tabla de señales P y D.
• P. Es la señal de salida P de la tarjeta tarifadora. Ver tabla de señales P y D.
• T. Señal de entrada. Permite activar la lectura del dígito marcado. Cuando está en baja, el bus de datos pasa a baja impedancia y contiene el dígito marcado.
• V. Señal de entrada. Es el clock del visor de la tarjeta tarifadora. Se usa para mandar información al visor.
• STD. Señal de salida. Indica cuando hay un dígito listo para ser leído. Debe leerse con la entrada T.

Las señales de la tarjeta se pueden clasificar en dos grupos:

1. Señales comunes: Las que se comparten con todas las tarjetas. Son las líneas del Bus de datos y las líneas de alimentación.
2. Señales Independientes: Las que se conectan individualmente para cada tarjeta.  Son todas las líneas que no son comunes.

La disposición de pines se definió de esta forma para facilitar el ruteado de las pistas en un circuito impreso donde se usara esta tarjeta junto a otras tarjetas similares, porque el diseño original de este circuito fue para usarse en tarifadores telefónicos con varias líneas telefónicas. Es por ello que también llamarems a este circuito «Tarjeta tarifadora».

Las dos separaciones que hay entre los 3 bloques de pines sirven para hacer espacio para las pistas hacia los pines que se controlan individualmente.

Debido a la gran cantidad de pines individuales, se hacen uso de muchos pines para el control de varias tarjetas TARF4.

La línea de control “T”, se activa en baja. Se definió así para adaptarse al uso de decodificadores comerciales como el 74LS138 que trabaja en lógica invertida.

Control de visores

El diseño del TARF4 como tarjeta para un tarifador telefónico considera también el uso de visores LCD para mostrar el número marcado y el tiempo consumido por las llamadas.

El control del TARF4 y los correspondientes visores implica que se estará usando una tarjeta madre que incluya varias tarjetas TARF4 y que incluya un microcontrolador con el firmware respectivo.

Los visores no son controlados por las tarjetas tarifadoras, solo dependen a nivel de alimentación. Los visores se conectan a estas tarjetas por comodidad puesto que cada tarjeta tarifadora maneja una entrada con un visor y además usan el mismo bus de datos que usa el MT8870.

La tarjeta tarifadora proporciona las líneas del bus de datos para el visor y la señal de reloj que se obtiene de la entrada V que es exclusiva para el visor.

Como el bus de datos 1 va directamente a los visores (y al MT8870), se debe guardar las consideraciones del caso porque estas líneas irán conectadas directamente a los pines del microcntrolador en la tarjeta madre.

Tabla de señales P y D

Las señales P y D se usan para verificar el todo momento el estado de la línea telefónica monitoreada.

Los niveles alto y bajo deberían corresponder a 5V y 0V respectivamente, como en toda señal digital, sin embargo, existe una particularidad en estas líneas.

El nivel alto está en 2.8V aproximadamente y el nivel bajo cae a 0.1V aproximadamente. Sobre el nivel alto (sea P o D) aparece modulada, débilmente la señal de audio del teléfono.

No se espera leer el audio de las líneas P o D (es solo un efecto colateral), sino de las líneas  b3, b2, b1 y b0.

La tarjeta tarifadora intercepta a la línea de entrada como una carga en serie.

Las combinaciones posible de las señales P y D permiten ver casi todos los estados de una línea telefónica. Lo único que no permiten es ver si una línea se encuentra activa, ocupada o con polaridad invertida. Sólo se puede ver si una línea se encuentra activa (y la polaridad), descolgando primero el teléfono, y aún en este caso no se puede ver si la línea se encuentra ya ocupada por otro teléfono. Estas son las limitaciones de un sensor “en serie”.

En el siguiente artículo describiré el proceso de construcción de este nuevo circuito TARF4.