Brevet FR2566215A1 — publié le 19851220

Dispositif d'adaptation de clavier à émission décimale ou multifréquence sur poste téléphonique L'invention a pour objet un dispositif d'adapta- tion de clavier à émission décimale ou multifréquence, dispositif pouvant être combiné à un clavier pour cons- tituer un ensemble substituable au bloc cadran du poste téléphonique. La majeure partie des postes en service à l'heure actuelle sont du type à cadran rotatif, la for- mation du numéro demandé s'effectuant par émission sur la ligne d'impulsions provoquées lors du retour du ca- dran. On a déjà proposé des blocs clavier susceptibles de se substituer purement et simplement aux blocs cadran des appareils existants. Dans la plupart des cas, ces blocs de substitution comprennent un relais électroméca- nique destiné à inhiber la partie transmission du poste au cours de la numérotation, par mise en coqrt-circuit. Cette solution est très coûteuse, le relais électroméca- nique étant un organe de prix élevé. On a également pro- posé (FR-A-2 520 569) un bloc clavier à émission déci- male comportant un circuit électronique qui isole le dispositif de transmission du poste lors de la numérota- tion. Ce circuit électronique est spécifique d'un cla- vier à émission décimale. Il ne peut être transposé à une émission multifréquence du fait de sa constitution. En particulier, ce circuit utilise un générateur de courant placé en parallèle avec le dispositif ce qui, non seulement exclut l'adaptation à un clavier multifréquence, mais aussi a des conséquences défavorables sur le fonctionnement, du fait du change- ment des conditions d'alimentation. L'invention vise notamment à fournir un disposi- tif formant interface, pouvant être équipé aussi bien d'un clavier numérique que d'un clavier multifréquence pour constituer un ensemble se substituant au bloc cadran d'un poste classique. Avant de définir les moyens mis en oeuvre par l'invention pour arriver à ce résultat, il peut être utile de montrer, sur un exemple particulier constitué par le poste téléphonique 563 de l'Administration fran- çaise, dont une vingtaine de millions d'exemplaires sont en service à ce jour, quels sont les problèmes posés par le passage de la numérotation classique à l'appel par clavier à émission numérique ou multifréquence. La Figure 1 donne une représentation simplifiée du poste 563, destiné à être branché sur les deux fils Ll et L2 d'une paire téléphonique. Le poste comporte une sonnerie 10 montée entre les fils, en série avec un circuit RC, en amont de deux contacts de ligne 12.1 et 12.2 ouverts lorsque le combiné est posé sur son sup- port, fermés lorsque le combiné est levé. Le dispositif de transmission 14, comportant le combiné, est relié aux bornes de lignes L1 et L2 lorsque le combiné est levé, par'l'intermédiaire du bloc cadran 16. Ce bloc cadran 16 se raccorde au circuit qui vient d'être décrit par quatre bornes, conventionnelle- ment identifiées par les chiffres I, II, III et IV. I1 comporte:e - un contact galvanique 18 de mise en court- circuit du dispositif de transmission 14, prévu pour être fermé pendant toute la durée des phases de numéro- tation afin d'éviter le passage des impulsions de numé- rotation dans le dispositif 14; - un contact 20 d'inhibition de la sonnerie, remplissant le même rôle que le contact 18 en ce qui concerne la sonnerie; - un contact 22 de numérotation, couplé au ca- dran, fermé lorsque le cadran est au repos, qui s'ouvre et se ferme au rythme de la rotation de retour du cadran pour envoyer un nombre d'impulsions correspondant aux chiffres formés par l'usager. 2S66215 Un premier problème qui se pose lorsqu'on veut substituer un circuit électronique à l'interrupteur 18 est l'impédance excessive d'un tel circuit lorsqu'il est fermé pour court-circuiter le dispositif 14. Cette impé- dance est telle que l'écouteur du combiné reçoit des impulsions sonores excessives lorsque le poste comporte un clavier à numérotation décimale. Pour écarter la dif- ficulté, on a déjà proposé de substituer, à la mise en court-circuit du dispositif 14, une ouverture de sa liaison avec le cadran, mais sous une forme qui ne ré- pond pas aux impératifs pratiques. L'invention propose'de réaliser un dispositif de ce type qui, contrairement à ceux déjà connus, peut être associé aussi bien à un clavier à émission numérique qu'à un clavier multifréquence ou à un clavier assurant les deux fonctions. Dans ce but, l'invention propose un dispositif qui comprend un élément électronique placé en série avec le dispositif de transmission du poste et apte à fonctionner en interrupteur pour mettre le dispo- sitif hors circuit en cas d'émission décimale et à fonc- tionner en modulateur série en cas d'émission multi- fréquence. Grâce à cette disposition, et à condition de prévoir également des moyens qui introduisent, lors de l'émission multifréquence, une impédance en parallèle sur le dispositif, on peut obtenir un retour vers l'écouteur du signal multifréquence émis vers la ligne, à un niveau convenable, en même temps qu'une réjection correcte des signaux microphoniques. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réali- sation, donné à titre d'exemple non limitatif. La des- cription se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la Figure 1, déjà mentionnée, est un schéma simplifié d'un poste téléphonique classique, de type passif, - la Figure 2 est un schéma de principe destiné à faire apparattre le mode d'inhibition du dispositif de transmission lors de la phase d'appel, dans le cas d'un clavier décimal, - la Figure 3 est un synoptique montrant la constitution générale d'un dispositif suivant l'inven- tion, - la Figure 4 montre une constitution possible d'une partie du dispositif de la Figure 3. Comme on l'a indiqué plus haut, le premier pro- blème qui se pose dans la -réalisation d'un dispositif pouvant constituer un interface entre un poste classique et un clavier à numération décimale consiste dans l'inhibition du dispositif de transmission 14 lors des phases d'appel. La Figure 2, o seuls sont représentés les élé- ments parcourus par le courant de ligne, comporte des moyens de commutation électronique, représentés schéma- tiquement par des contacts 24 mais constitués en fait par des montages à transistor. Dans l'état représenté sur la Figure, les contacts 24 permettent au courant de ligne et au courant modulé fourni par le dispositif de transmission 14 de passer entre I et- II, à travers un pont redresseur 26 (nécessaire du fait que le montage doit fonctionner quelle que soit la polarisation des bornes de lignes I et- II). Dans la situation opposée, - montrée en tirets, les moyens commutateurs 24 séparent le dispositif 14 de la ligne et bouclent celle-ci par l'intermédiaire d'un pont redresseur 28 dont le rôle est le même que celui du pont 26. Sur la boucle ainsi cons- tituée est interposé l'interrupteur du clavier d'émis- sion décimale, monté de façon que le courant passe entre I et IV uniquement durant des phases de fermeture. Comme on le verra plus loin, ce montage est aisément réali- sable avec un seul transistor haute tension pour chacune des situations, le transistor de commutation parcouru par les courants téléphoniques étant de type basse tension. Pour qu'un dispositif d'adaptation puisse aussi bien recevoir un clavier d'émission multifréquence (souvent désigné par l'abréviation anglo-saxonne DTMF, signifiant "dual tone multi-frequency"), il faut, lor- sque ce clavier utilise un modulateur série, que les fonctions suivantes soient remplies lors de la numéro- tation: - court-circuit du dispositif de transmission par des moyens de commutation (qui devront en général comporter deux éléments dont un seul est effectivement utilisé, afin de tenir compte des deux polarités pos- sibles aux bornes du dispositif de transmission), avec une impédance telle qu'il y ait retour dans l'écouteur d'un niveau suffisant de signal multifréquence, cons- tituant retour d'appel; - mise en circuit du dispositif de transmission 14, par l'intermédiaire d'une impédance série très faible en phase de conversation, l'impédance de charge de la ligne se limitant pratiquement alors à celle du dispositif de transmission. Ces fonctions peuvent être remplies en dispo- sant, entre I et II et à la place de l'interrupteur galvanique 22 de la Figure 1, un circuit électronique pouvant fonctionner en interrupteur pour présenter une impédance faible lors de la phase de conversation et en modulateur série pour autoriser l'émission multifré- quence. Un tel circuit est aisément réalisable sous forme d'un modulateur série d'impédance programmable. Ce modulateur série peut être prévu pour présenter, lors de la phase d'émission multifréquence, une impédance de l'ordre de 600 ohms à la fréquence vocale de travail. Comme on le verra plus loin en faisant référence à la Figure 4, le circuit peut être constitué par simple adjonction, au circuit de toute façon nécessaire pour l'adaptation d'un clavier décimal, un étage amplifica- teur différentiel. Le dispositif de la Figure 3, o les organes déjà représentés sur les Figures précédentes portent le même numéro de référence, peut être regardé comme com- portant un ensemble commun (bloc de redressement 30, système de contrôle d'émission décimale ou multifré- quence 32, système d'alimentation et de commande d'organes externes éventuels 34), un ensemble de moyens intervenant en cas d'adaptation d'un clavier décimal 36 (interrupteurs 38 et 40) eb un ensemble intervenant en cas d'adaptation d'un clavier multifréquence 42 (inter- rupteurs 44 et 46 et interrupteurs 48 et 50 dont l'un, 48 par exemple, joue le rôle de modulateur série lors de l'émission multifréquence). Les deux derniers ensembles sont commandés à partir du système de contrôle 32, par envoi d'ordres sur'les entrées marquées C. Le bloc de redressement 30 comporte les ponts de diodes 26 et 28 déjà mentionnés, ainsi que deux diodes à seuil montées tête-bêche entre les bornes III et IV pour constituer un interrupteur d'alimentation de sonnerie lorsque la tension appliquée dépasse une valeur détermi- née. Le système de contrôle a pour rôle de rendre conducteur ou, au contraire, de bloquer les moyens af- fectés soit à l'émission décimale, soit à l'émission multifréquence, en fonction-des signaux qu'il reçoit. Ce système comporte une entrée DPdestinée à être reliée au circuit intégré du clavier décimal 36 et une entrée mu-te D'= qui est excitée lorsqu'on entre dans une phase d'ap- pel, éventuellement par appui sur un bouton particulier lorsque le poste est prévu pour un appel sans décro- chage. Le système 32 comporte, de façon symétrique, deux bornes E et S de raccordement avec le circuit intégré d'un clavier multifréquence 42, et une borne mute MF qui remplit le même rôle que la borne -mute DEC, c'està-dire le passage en phase d'appel, et la sortie de cette phase, mais de façon très différente. Le système 32 comporte de plus, en adjonction à ses sorties de commande, une sortie de modulation multifréquence vers l'interrupteur 48 (ou l'interrupteur 50, si c'est ce dernier qui joue le rôle de modulateur). Le système d'alimentation et de commande d'organes externes pourra être relativement classique et ne sera donc pas décrit. Il pourra être prévu pour exciter une diode électrolu- minescente à la cadence d'émission d'impuisions d'appel. Le système permet de raccorder une batterie tampon d'alimentation et comporte un circuit de stabilisation de la tension d'alimentation des autres ensembles. Ces derniers, exception faite de l'interrupteur 48, sont constitués par des transistors que le système de commande 32 permet d'amener alternativement à l'état saturé et à l'état bloqué. Le fonctionnement en phase de conversation, c'est-à-dire lorsque la liaison est établie entre le poste et un correspondant, est le même quel que soit le type de clavier qui est raccordé au système 32. Les entrées mute DEC et mute MF sont à l'état logique 1. En réponse, le système 32 ouvre les interrupteurs 38, 40, 44 et 46 (ce qui se traduit dans la réalité par le blo- cage de transistors). Le courant de ligne s'écoule alors par le redresseur 26, l'interrupteur 48, le système dLalimentation 34, l'interrupteur 50, le redresseur 26 et le dispositif de transmission. Les transistors des interrupteurs 48 et 50 sont alors en régime saturé. L'appel, lorsque le dispositif est équipé d'un clavier décimal 36, se fait en deux étapes. La première étape, provoquée par le décrochage ou l'appui sur un bouton de commande, fait passer l'entrée mute DEC à l'état 0, ce qui provoque le blocage des interrupteurs 48 et 50 afin de mettre le dispositif de transmission hors circuit. Le système 32 commande en même temps les interrupteurs 38 et 40 pour les faire passer en régime saturé. A ce stade, les transistors jouant le rôle d'interrupteurs 44 et 46 restent à l'état bloqué. Le courant continu de ligne peut alors passer par la boucle comprenant le redresseur 28, l'interrup- teur 38, le système d'alimentation 34, l'interrupteur 40 et, de nouveau, le redresseur 28. L'émission d'impulsions d.écimales provoque le passage périodique de l'entrée D-P à l'état 0 (l'entrée mute DEC restant à l'état. 0). Le passage à 0 de DP bloque les interrupteurs 38 et 40, en réduisant le cou- rant de ligne à une valeur inférieure à 200 MA. Les interrupteurs 48 et 50 inhibent ainsi le dispositif de transmission 14. Lorsque le dispositif est équipé d'un clavier multifréquence 42, l'appel s'effectue également en deux étapes. -Au cours de la première étape, l'entrée mute MF passe à 0, ce qui fait passer à l'état saturé les inter- rupteurs 44 et 46, transforme l'interrupteur 48 en modu- lateur série, et laisse à l'état saturé le transistor de l'interrupteur 50. Les transistors constituant les interrupteurs 38 et 40 restent à l'état bloqué. Les interrupteurs 44 et 46 ferment alors un circuit d'inhi- bition du dispositif de transmission 14. Le courant de ligne passe cette fois par l'interrupteur 44 ou 46, sui- vant sa polarité (une seule des diodes 45 et 47 étant passante). Le signal multifréquence fourni par le circuit du clavier 42 est appliqué par le système de commande 32 au modulateur 48, dans un transistor fonctionnant en régime linéaire, pour moduler le courant de ligne. Le dispositif peut évidemment être équipé d'un clavier comportant un circuit à mémoire permettant de rappeler un numéro enregistré. La Figure 4 montre une constitution possible du modulateur série 48 et des éléments qui lui sont asso- ciés, les autres composants pouvant être de nature classique. Ce modulateur comporte un transistor bipolaire PNP basse tension 54 monté en collecteur com- mun. Il est associé à un étage différentiel fonctionnant en amplificateur opérationnel et à un générateur de courant constant i muni d'un régulateur shunt. L'alimen- tation commune aux divers composants est prise aux bornes de ce régulateur shunt qui alimente notamment, en cas d'association à un clavier décimal, les circuits gé- nérant les signaux d'ouverture de boucle par isolement du dispositif de transmission et inhibition de ce der- nier. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Pendant la phase de conversation, le transistor bipolaire 54 est en régime saturé. Pendant la phase d'émission de signal multi- fréquence, ce transistor est en régime linéaire: un circuit comportant le transistor 64 lui applique une tension modulée d'émission. La tension Vce est commandée par le courant moyen injecté, par un miroir de courant constitué des transistors 66, dans la résistance de contre réaction R2. L'impédance ZA requise (600 ohms) est obtenue par un choix approprié des résistances Rl, R2 et r qui sont liées à Z par la relation: Z = r.R2/Rl Pendant cette émission multifréquence, les tran- sistors haute. tension NPN 58 et PNP 56 restent saturés. Pour éviter de perturber l'impédance pour les courants alternatifs et donc les distorsions, le courant de polarisation de l'amplificateur différentiel inclus dans le système 32 doit rester constant en dépit des variations du courant de ligne. L'impédance réelle étant équivalente- à R2 en parallèle avec r.R2/Rl, il faut que R2 soit grand par rapport à 600 ohms. Ce résultat est atteint en donnant à R2 une valeur de quelques dizaines de kohms. Le montage de la Figure 4 ne constitue évidem- ment qu'un exemple, susceptible d'être réalisé en compo- sants discrets. Pour une fabrication en grande série, une constitution en circuit intégré est plus économique et peut être entièrement en transistors bipolaires haute tension donnant naissance à une puce pouvant être rap- portée sur une carte portarrt les circuits particuliers de chaque fabricant de postes. REVENDICATIONS I. Dispositif d'adaptation de clavier à émission décimale et multifréquence sur un poste téléphonique, en substitution d'un bloc cadran, caractérisé en ce qu'il comprend un élément électronique (48) destiné à être placé en série avec le dispositif'de transmission (14) du poste, apte à fonctionner en interrupteur pour mettre le dispositif de transmission (14) hors circuit en cas d'émission décimale et à fonctionner en modulateur série |0 en cas d'émission multifréquence. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend de plus des moyens commandés en réponse au passage en phase d'appel par émission mul- tifréquence pour constituer une impédance placée en parallèle avec le dispositif de transmission pour obte- nir un retour vers l'écouteur du signal multifréquence émis vers la ligne, à un niveau convenable. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments constitu- ant les interrupteurs (48, 50) destinés à isoler le dis- positif de transmission (14) en réponse au passage en régime d'appel par émission décimale. 4. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que les élé- ments électroniques comportent des transistors bipo- laires fonctionnant en régime alternativement saturé et bloqué, sauf celui destiné à fonctionner en modulateur série qui est prévu pour fonctionner alternativement en régime bloqué et linéaire.