Telefoni juhtmepõhine analoogliides (1)

Labor 1. Telefoni juhtmepõhine analoogliides .
Laboratoorse töö tegid:
Töö tegemise aeg: 1 september 2011
Töö eesmärk
Õppida tundma telefoniliinile ühendatud telefoniaparaadi erinevaid töörežiime ("toru hargil " ja "toru võetud"), vastavaid (telefoni) terminali seisundeid (rahu- ja hõiveseisund) ning neile vastavaid signaale telefoniliinil.
Osa 1 voltmeetriga
Analoogliidese parameetrite mõõtmine
Etteantud takisti väärtusega 65 oomi on ühendatud vastavalt mõõteskeemile joonis 1.
Mõõtsime alalispinge terminalseadme rahuseisundis ( telefonil toru hargil) ning terminalseadme hõiveseisundis (telefonil toru võetud) punktides 1, 2 ja 3.
Joonis 1. Mõõteskeem analoogliidese parameetrite mõõtmiseks
Terminalseadme seisund
U1 [V]
U2 [V]
U3 [V]
Rahuseisund
55,2
55,2
0
Hõiveseisund
10,5
7,1
3,4
Kontrollime vastavust U1=U2+U3 ja näeme, et mõõtmistel on samad tulemused mis arvutatutel.
55,2 V = 55,2 V + 0
10,5 V = 7,1 V + 3,4 V
U1 = U2 + U3 ehk liinipinge = pingelang telefonil + pingelang takistil
Rmagasin = 65 Ω
Vool, mis läbib terminalseadet tema rahuseisundis: Irahus = U3/Rmagasin = 0/65 = 0 A
Terminalseadme rahuseisundis teda läbiv vool on praktiliselt 0 kuna takistil ei tekkinud pingelangu.
Vool, mis läbib terminalseadet tema hõive seisundis Ihõives = U3/Rmagasin = 3,4/65 = 0,05 A = 50 mA
Seega hõiveseisundis läbib terminali 50 mA.
Järgnevalt leiame telefoni sisetakistuse (seda saab arvutada hõiveseisundis) ja liini takistuse
Rtel = U2hõives / I = 7,1 / 0,05 = 142 Ω
Rpingeallikas = (U1 rahus - U1 hõives.)/ I = (55,2 – 10,5) / 0,05 = 894 Ω
Meie olukorras pingeallika takistus koosneb telefonijaama sisetakistusest ning telefoniliini sisetakistusest, mis jääb meie mõõtmispunkti ning telefonijaama vahele. Kuna meil puudub info nimetatud suuruste kohta, eeldame edasistes arvutustes, et tegemist on ainult liini sisetakistusega ning telefonijaama sisetakistus on 0 Ω
Seega eeldame: Rpingeallikas = Rliin = 894 Ω
Osa 1 voltmeetriga (Taavi Laadung )
Analoogliidese parameetrite mõõtmine
Etteantud takisti väärtusega 72 oomi on ühendatud vastavalt mõõteskeemile joonis 1.
Mõõtsime alalispinge terminalseadme rahuseisundis (telefonil toru hargil) ning terminalseadme hõiveseisundis (telefonil toru võetud) punktides 1, 2 ja 3.
Joonis 1. Mõõteskeem analoogliidese parameetrite mõõtmiseks
Terminalseadme seisund
U1 [V]
U2 [V]
U3 [V]
Rahuseisund
54.8
54.9
0
Hõiveseisund
11.6
8.08
3.65
Kontrollime vastavust U1=U2+U3 ja näeme, et mõõtmistel on samad tulemused mis arvutatutel.
54,8 V = 54,9 V + 0 (Nii väike kõikumine on lubatud)
11,6 V = 8,08 V + 3,65 V (Ka siin on väike kõikumine)
U1 = U2 + U3 ehk liinipinge = pingelang telefonil + pingelang takistil
Rmagasin = 72 Ω
Vool, mis läbib terminalseadet tema rahuseisundis: Irahus = U3/Rmagasin = 0/72 = 0 A
Terminalseadme rahuseisundis teda läbiv vool on praktiliselt 0 kuna takistil ei tekkinud pingelangu.
Vool, mis läbib terminalseadet tema hõive seisundis Ihõives = U3/Rmagasin = 3,65/72 = 0,050 A = 50 mA
Seega hõiveseisundis läbib terminali 50 mA.
Järgnevalt leiame telefoni sisetakistuse (seda saab arvutada hõiveseisundis) ja liini takistuse
Rtel = U2hõives / I = 8,08 / 0,05 = 161,6 Ω
Rpingeallikas = (U1 rahus - U1 hõives.)/ I = (54,8 – 11,6) / 0,05 = 864 Ω
Meie olukorras pingeallika takistus koosneb telefonijaama sisetakistusest ning telefoniliini sisetakistusest, mis jääb meie mõõtmispunkti ning telefonijaama vahele. Kuna meil puudub info nimetatud suuruste kohta, eeldame edasistes arvutustes, et tegemist on ainult liini sisetakistusega ning telefonijaama sisetakistus on 0 Ω
Seega eeldame: Rpingeallikas = Rliin = 864 Ω
Osa 2 ostsillograafiga
Kasutasime digitaalostsillograafi.
Ostsillograafi ühendasime mõõteskeemi joonis 2 järgi.
R liin = 894 oomi
Valimistoon
Katse 1
Katse 2
Katse 3
Katse 4
Katse 5
Rvalimistoon kaob [kΩ]
5.992
5.930
5.970
5.950
5.960
Rvalimistoon tagasi [kΩ]
5.990
5.928
5.950
5.940
5.950
Keskväärtus:
R kesk.kaob = (5992 + 5930 + 5970 + 5950 + 5960)/5 = 29802 / 5 = 5960,4 oomi
R kesk.tuleb = (5990 + 5928 + 5950 + 5940 + 5950)/5 = 29758/ 5 = 5951,6 oomi
R kesk = (R kesk.kaob + R kesk.tuleb)/2 = 5956 oomi

Hajuvus

skaob =2,1 Ω
stagasi=2,1 Ω

Mõõtmise usaldatavus ja usaldusvahemik

Kasutades usaldusnivood 95%, saame
Rusaldusvahemik_kaob = 5889 kuni 6058 Ω
Rusaldusvahemik_tagasi = 5892 kuni 6052 Ω
(usaldusvahemiku arvutamiseks on kasutatud exceli Data Analysis funktsiooni)
Suurim lubatav liini pikkus
AWG 22 kaabli teoreetilised andmed
Takistus sõltub telefoniliini pikkusest, telefoniliini ristlõike pindalast ja materjali eritakistusest.
Valem: R = l × ρ / S , kus
R - liini takistus [Ω]
l - liini pikkus [m],
S - liini ristlõike pindala [mm2],
ρ - eritakistus [Ωmm2/m].
Seega l = R × S / ρ
Telefoniliin on AWG-22 ja tema juhtme läbimõõt: d = 0,644 mm.
Juhtme läbimõõdust arvutame juhtme ristlõike pindala: S = π × d2 / 4, seega S = 3,14 × 0,6442 / 4 = 0,3257 mm2
Telefoniliini juhtme materjal on vask (Cu). Vase eritakistuse on:
ρ = 1,68×10-8 Ωm = 0,0168 Ωmm2/m
[ 1 Ωm = 106 Ωmm2/m ]
Raidsalu ja Mets
R = Rliin+Rtagasi kesk = 894 + 5951,6 = 6845,6 Ω
Takistuse valemist avaldatud l:
l = R × S / ρ = 6845,6 × 0,3257 / 0,0168 = 132715 m
Kuna jaamast terminalseadmeni on 2 juhet , seega tuleb leitud juhtme pikkus jagada pooleks ja saame terminalseadme kauguse jaamast: 132715 / 2 = 66357,5 m ≈ 66 km
Suurima lubatava pikkusega liini läbiv vool
I = U / (Rtagasi kesk + Rliin + Rtelefon)
U = 55,2 V
I = 55,2 / (5951,6 + 894 + 142) = 0,0079 A = 7,9 mA
Laadung
R = Rliin+Rtagasi kesk = 864 + 5951,6 = 6815,6 Ω
Takistuse valemist avaldatud l:
l = R × S / ρ = 6815,6 × 0,3257 / 0,0168 = 132133 m
Kuna jaamast terminalseadmeni on 2 juhet, seega tuleb leitud juhtme pikkus jagada pooleks ja saame terminalseadme kauguse jaamast: 132133 / 2 = 66066,7 m ≈ 66 km
Suurima lubatava pikkusega liini läbiv vool
I = U / (Rtagasi kesk + Rliin + Rtelefon)
U = 54,8 V
I = 54,8 / (5951,6 + 864 + 161,6) = 0,0079 A = 7,9 mA
Tulemused osa 3. Ostsillograafiga
Valimistooni parameetrite mõõtmine
Valimistoon
Pilt: Joonis 3
pinge
320 mV
periood
2.299 ms
sagedus
435.0 Hz
Joonis 3 - Valimistoon
Kõne uurimine
Kõne uurimine
Vile - Joonis 4
Vokaal – Joonis 5
pinge
1.25 V
0.56 V
periood
643.6 us
3.738 ms
sagedus
1.554 KHz
267.5 Hz
Joonis 4 – Kõne, vile
Joonis 5 – Kõne, vokaal
Kutsesignaali uurimine
Kutsesignaal
Pilt: Joonis 6
pinge
107 V
periood
39.80 ms
sagedus
25.13 Hz
Joonis 6 - Kutsesignaal
Impulssvalimine
Impulssvalimine
Pilt: Joonis 7
ühe numbri pulssimisperiood
670 ms
üksiku valimisimpulsi pikkus
100 ms
ühenduse kestus
32 ms
katkestuse kestus
68 ms
pinge abonentliini ühenduse osas
8 V
pinge abonentliini katkestuse osas
56 V
Joonis 7 - Impulssvalimine
Toonvalimine
Toonvalimine
Pilt: Joonis 8
Pilt: Joonis 9
valitud number
1
2
jooniselt leitud esimene sagedus
700 Hz
700 Hz
jooniselt leitud teine sagedus
1,22 kHz
1,33 kHz
tehtud järeldus järgnevast tabelist
Kärab küll täitsa
Suht sama
Joonis 8 – Toonvalimine nr 1
Joonis 9 – Toonvalimine nr 2