專利名稱：先通話后投幣式話機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種公共場所使用的無人值守的投幣式話機。
現有技術中的投幣電話都是要投足預定的硬幣值才能聽到蜂音，再撥號，通話前硬幣暫時停留在幣道內，造成卡幣影響使用。北京大街小巷的投幣電話，除人為破壞外，大都因卡幣無法使用。
造成卡幣的原因很多，主要有電源問題造成的能源不足，無法確保收幣電磁鐵可靠地工作；硬幣厚度非標準化，各種規格的硬幣同時在幣道內停留造成擁堵，互相卡死，使硬幣不能須利通過幣道。另外，退幣按鍵在公共場所高頻次的使用造成機件磨損，松動變形、位移使卡幣現象時有發生。
本實用新型的目的是提供一種解決現有技術中存在的卡幣問題的投幣式電話機。
為了實現上述目的，本實用新型將現有的先投幣后通話的話機改為先通話后投幣的話機，由于投幣是在確保通話的前提進行的，這樣就可以取消投幣式話機的后退幣機構，如寬幣道，以從根本上消除投幣式話機的卡幣的現象。
本實用新型包括現有投幣或電話機所具備的機殼、幣道，叉簧、手機、手機掛勾、旋轉軸、撥號盤、錢盒、硬幣檢測器、極性保護電路，通話電路，控制電路，其特征在于還包括被叫摘機檢測電路，被叫摘機寄存器；硬幣檢測器由該在幣道一側的紅外光源，具有設在幣道另一側的紅外接收管的幣值檢測器、投幣寄存器組成，幣檢測器的輸出端與投幣寄存器的輸入端相接，投幣寄存器的輸出端與控制電路與門Ⅰ相接；被叫摘機檢測電路由直流反極檢測電路、撥號超時的控制電路、回鈴音提取電路、話音提取電路的輸出端通過一只波段開關構成，或者由上述四種電路的任一種電路構成，其輸出端與被叫摘機寄存器的輸入端相接，控制電路由通話時限計數器，斷話控制器、驅動電路、繼電器J，語音提示電路、與門Ⅰ、與門Ⅱ、與門Ⅲ或門組成，通話時限計數器的時鐘端與被叫摘機寄存器的輸出端相接，通話時限計數器的兩個輸出端通過與門Ⅱ接或門的一個輸入端，斷話控制器的S端、R端分別與通話時限計數器的另一個輸出端Q，被叫摘機寄存器的反相輸出端 相接，與門Ⅰ的兩個輸入端分接投幣寄存器的反相輸出端 和斷話控制器的輸出端Q，與門Ⅱ的輸出端接或門的輸入端，或門的輸出端接語音提示電路并通過驅動電路接繼電器I的線圈，繼電器J的接點串接在受話回路中。
本實用新型的工作原理是，當撥通被叫方用戶后，如被叫摘機檢測電路檢測到摘機信號后，送給被叫摘機寄存器一個信號，使其輸出端為高電位，打開通話時限計數器的時鐘信號，使其計數，幾秒鐘后，輸出一個高電平使斷話控制器輸出一個高電位，此時，如果未投幣，投幣寄存器的 端輸出高電平，則與門Ⅰ輸出高電平，并通過或門、驅動電路使繼電器工作，其接點斷開受話回路，并接通語音提示電路，通知使用者投幣。投幣后，當幣值檢測電路認為已投足幣，投幣寄存器 端輸出低電位，驅使與門Ⅰ輸出低電平，使或門輸出低電平，繼電器停止工作，使受話回路接通，使用者可正常通話。如果通話時間超過了3分鐘，通話時限計數器的兩個輸出端同時輸出高電平，通過與門Ⅱ、或門使繼電器工作，再一次切斷受話回路。
本實用新型與現有的先投幣后通話機相比，具有不卡幣，通話率高，差錯率低的優點，另一方面，本實用新型由于設置了防盜用裝置，解決了免費打電話的問題。
圖1是本實用新型的原理框圖；圖2是圖1中硬幣檢測電路和部分控制電路的線路圖；圖3是圖1中控制電路的通話時限計數器，斷話控制器、與門Ⅰ、與門Ⅱ或門驅動電路、繼電器、告警電路的電路圖；圖4是圖1中被叫摘機檢測電路的直流反極檢測電路的電路圖；圖5是圖1中被叫摘機檢測電路的撥號延時控制電路的電路圖；圖6圖7是圖1中被叫摘機檢測電路的回鈴音提取或話音提取電路和被叫摘機寄存器的電路圖；圖8是圖1中叉簧、撥號電路、極性保護電路、紅外光源、穩壓電路、通放電路的線路圖；圖9是圖1中控制電路的從偷打電話控制電路的線路圖；圖10是投幣幣道的示意圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
圖1示出了本實用新型的基本電路結構，包括叉簧、撥號接點和撥號短路接點構成的撥號電路，極性保護電路，由紅外光源、幣值檢測器、投幣寄存器構成的硬幣檢測電路1、通話電路、和由鐵氧體電感器、回鈴聲提取電路、話音提取電路、撥號延時控制電路、直流反極檢測電路波段開關或者僅由上述一種電路構成的被叫摘機檢測電路2，被叫摘機寄存器3，和由通話時限計數器401、與門Ⅱ402，斷話控制器403，與門Ⅰ404，或門405，驅動電路406，斷電器J、偷打電話控制電路407、與門Ⅲ408告警電路409構成的控制電路4。其中叉簧、撥號電路，極性保護電路，通話電路、穩壓電路的具體電路如圖8所示，在圈中叉簧CH、撥號電路的撥號接點Di，短路接點Ds的連接關系與現有技術相同，極性保護電路由二極管D01－D04組成，為后續電路提供正確極性的工作電源，穩壓電路由穩壓管Z構成，通話電路由送話回路和受話回路構成，與現有技術的區別在于受控制電路控制的繼電器接點J串接在受話回路中，受話回路中的受話器還通過該繼電器常開接點與語音電路相接。另外紅外光源由線外發光管LED1－LED4組成，串接在極性保護電路和通話電路之間。
硬幣檢測電路的具體電路如圖2所示，包括在紅外光源(見圖8)、幣值檢測器、投幣寄存器。紅外光源包括4個發光管LED1－LED4，它們分別固定在幣道的側板上，其須序是1分發光管LED1，2分發光管LED2，1角發光管LED3。5分發光管LED4，其高度分別由對應的幣值的直徑決定的，以保證對應的硬幣連緣恰好能遮住其光孔，即1分硬幣只能遮住LED1的光孔，2分硬和由能遮住1分、2分硬幣的光孔，5分硬幣能遮住1分、2分、5分硬幣的光孔和1角硬幣的光孔(因為1角硬幣的直徑小于5分硬幣的直徑)，1角硬能遮住1分、2分和1角硬幣的光孔。
幣值檢測器包括1分幣光電管UD1、2分幣光電管UD2、5分幣光電管UD3，1角幣光電管UD4及1分、2分幣計數器I1、5分幣計數器I5、1角幣計數器I10、I70和它們的輸入輸出電路。從圖2可以看出計數器I1、I5、I10、I70的輸入分別接入相對應的光電管輸入的信號，計數器I1在投1枚1分硬幣時計1，投1枚硬幣時計2，投1枚1角硬幣時計2，投1枚5分硬幣時計3。
計數器I5只有在投入5分硬幣時計數、投1枚5分硬幣輸出為高電平。
計數器I10，只有在投入5分硬幣時計數，投2枚5分硬幣輸出為高電平。
計數器I70，只有在投入1角硬幣時才有正確的計數，這里需要說明的是，在投入5分硬幣時也會對光電管UD4遮光，但由于I70的清零端Cr通過二極管D5接入5分光電管UD2的輸出端，因此在接愛5分硬幣遮光時，UD4、UD3先后輸出兩個高電平，UD4輸出的信號使I70輸出高電平，UD3輸出的信號使I70清零，這樣I70只能輸出一個窄脈沖，不能通過具有延時特性的反相回I60c、I60D。唯有在投入1角硬幣時I70才對輸出一個穩定的高電平。
計數器Ic1、Ic5的輸入電路包括電阻R5－R7、電容C4、二極管D5－D6、D26－D41施密特反相器I6A、I6C、I6D，運放、I3B、與門I2C以輸入時鐘和清零。信號輸出電路包括與門I2A、I2B、二極管D1、D3。以輸對1分、2分、5分硬幣，幣值加為1角的檢測信號。
計數器I10、I70的輸入電路包括施密特反相器I60A－I60C、電阻R50、R60、二極管D20、D50、D40、D60、D70和施密特反相器I80A－I80D、電阻R220、R230、R270、電容C70、C60／以輸入時鐘和清零信號。輸出電路包括二極管D510和電阻R120R130R290電容C011C180、二極管D570、D450、施密特反相器I60c、I60D、I80E、I80F。以輸出對1枚1角硬幣和2枚5分硬幣的檢測信號。
幣值檢測電路的輸出電路包括運放I3A、施密特反相器I4A、I4B、電阻R1、R2、R3，電容C1、二極管D2、三極管T10。該電路將幣值檢測信號經整形后送入投幣寄存器和通話時限計數器。
投幣寄存器包括主要由施密特反相器I4C、ICF組成的RS觸發器構成幣存Ⅰ和主要由施密特反相器I4E，I4D組成的RS觸發器構成的幣存Ⅱ。
幣存Ⅰ的作用是將幣值檢測信號通過I4F的 端輸出一個低電平，輸入至與門Ⅰ的I1C輸入端通過或門，驅動電路迫使繼電器J不工作(不吸合)。
幣存Ⅱ的作用是當用戶未撥號先投幣時，如遇忙音按叉簧，保證幣存Ⅰ不復位用戶可繼續撥號，其原理是，當T1輸出高電平，I4E的 端輸出低電平，該電平通過二極管D17至與門I2C的輸入端，使其輸出端為低電平，這樣就幣存Ⅱ不復位(即ICF的Q端為低電平)。
硬幣檢測電路的工作過程是1)掛機狀態(A)由叉簧斷開，整機基本無直流電壓唯有I4(CD4584)這一片由C2供電30秒，考慮到有的用戶摘機后誤入足夠硬幣，又不能退出，只能設法允許打通一次電話；(B)掛機時，C4(大板上)通過叉簧靜合接點放電，為摘機提供充電的初始條件；2)摘機狀態(A)由叉簧接通，為整機提供＋6V的工作電壓；
(B)摘機頭1秒內，＋6通過R7對C4充電，由于C4端壓不能突變，故分別給反相器I6D，60B－3～4輸出一個清零正脈沖(Ω)經I2C、I3B、I1、I5的清零端(Cr)，經D20、D40至I10、I70的清零端(Cr)，令I1、I5及I10置于0000狀態，以確保每次計數的準確性；(C)關于幣存Ⅱ的清零問題①由2個反相器組成的Rs觸發器一般都有上電復位的特點(當C2取銷時)，當加上C2后，在某種情況下就有強迫復位的必要，設C2供電的目的是為了滿足摘機后誤投足硬幣能打通一次電話的需要。摘機誤投足硬幣后，每遇忙音按動叉簧后，幣存Ⅰ及幣Ⅱ的信息不會消失(體現在I4C、I4D，Q端不會由“1”－“0”)。
②當被叫摘機應答，摘存3的Q＝“1”通話時限計數器I8開始計數，當I8的Q1為“1”時，經D19令幣存Ⅱ清零，只要幣存Ⅱ清零后，(即Q＝“1”)通話后，按動叉簧，幣存Ⅰ才能復位，它是通過與門I2C的控制，并在I6D、D17及D11、D10的配合下完成的；③每投足硬幣時，I4D的腳⑧的高電平經D41、I3B，令I1、I5復位，為再投幣做好準備。
3)各種硬幣組合使用時的工作原理(見圖2)(A)投10枚壹分硬幣當投入第1枚1分硬幣時，僅光1分被瞬態遮光一次，反相器I6A輸出一而脈沖( )，送I1投幣計數器計數余此類推，當投完第10枚1分硬幣時，I1的Q4、Q2均為“1”，故I2A輸出“1”送二極管組成的或門D1經I3A、C1R1取正跳變的前沿，把微分取的窄脈沖( )經D2、I4A、I4B由射隨T1輸出，這一輸出作用有三一是經D8令幣存Ⅰ置“1”(即Q由“0”→“1”)，二是經D16令幣存Ⅱ置“1”，三是經D15令通知時限計數器I8復位，不管什么時刻，凡用戶投足硬幣一次，時限一律從零算起，唯有這樣，才能確保通話，時限的準確性，如果給I8的Cr端，I4E的S端一個穩的高電位，則導致I8不能計數，幣存Ⅱ無法復位，I1、I5無法正常工作，引起連瑣反應，續投失靈；(B)投5分貳分硬幣當投入第1枚2分硬幣時，光1分，光2分先后被瞬態遮光各一次，I6A輸出2個負脈沖( )，送I1共記數2，Q2＝“1”，余此類推，當投完第5枚2分硬幣時，I1的Q4、Q2均為“1”，其余均同(A)；(C)投2枚2分、1枚1分和1枚5分硬幣時從上得知投2枚2分、1枚1分，I1共記5，最后投入1枚5分又記3，前后共記5＋3＝8，故Q4＝“1”，最的投入的5分并令I5(伍分計數器)記“1”，故Q1＝“1”，通過I2B譯碼，經二極管或門D3送出記電位，其余均同(A)，不贅述；(D)投2枚伍分硬幣當投入第1枚伍分硬幣時，光1分、光2分被瞬態遮光各一次，I6A輸出2個負脈沖( )送I1計數，共記2，光1角遮光一次，I60C1－2輸出1個負脈沖( )送，I70計數，共記1。接著滾到光5分的光孔處，故光孔5分被瞬態遮光一次，造成I1、I5及I10各記1。I60A5－6輸出1個負脈沖( )送I5計數記1。I60A5－5輸出1個負脈沖( )，送I10計數，也計1。同時經D50送一正脈沖( )令，I70清零，使I7剛剛記的1被清除，故I7(小板)又重新回到0000狀態。
當投第2枚伍分硬幣時，立刻重現上述過程一次，導致最終結果是凡投足兩枚五分硬幣后，I1記6，無譯碼輸出無效，I5記2無譯碼輸出無效，I70兩次記1，兩次清除，結果D570無輸出，唯有I10記2，Q2為“1”，經二極管或門D510送R290，C180積分，再經過I80E、I80F兩級反相(小板)進入或門D450，此后，一切過程同(A)。
(E)投1枚1角硬幣凡上述提到的，不再重復。
當投入1角硬幣時，因光5分遮不著，不存在投幣復位問題，光1角瞬態被遮光一次，故I6C1－2輸出一個負脈沖( )，從I70，CP端輸入，這時Cr端處于低電位，故I70記1，即Q1為“1”此穩的直流電位經兩級積分網絡，即R120、C011、I60C、I60D、D570及R290、C180、I80E、I80F、D450(二極管組在三輸入端或門)大大地提搞了抗干擾能力。其余同(A)。
4)提高初投，續投硬幣可靠性的技術措施(A)增設積分網絡，提高抗干擾能力從長時間的實踐中，認真觀察比較I1投幣計數器與I701角計數器的工作情況就可以發現，I1常常投9枚1分硬幣，或4枚2分硬幣，幣存工及幣存Ⅱ的Q端即由“0”→“1”，而I701角計數器自增設積分網絡后從未發現過誤動作的情況，在未加積分以前，一般都不用初投幣，只要撥完電話號碼以后，幣存Q端自動由“0”→“1”，基本免費打電話，這兩個積分，網絡前面已提過，不再重復；
(B)提高續投硬幣的可靠性凡當用戶投足硬幣后，不管用戶是否需要續投硬幣，都應該一律按續投考慮，充分做好續投的準備工作，這一工作無非是令通話時限計數器、投幣計數器、伍分計數器及1角計數器清零。
通話時限計數器清零無論初投，續投或任何時刻投足硬幣，均以投足硬幣的時刻開始重新計算通話時間，凡投足硬幣時T1射極均送出一個正脈沖( )經D15至I8)時限)的Cr端令通地限計數器復位。
投幣計數器及5分計數器清零為確保續投硬幣的精確性，每當投足硬幣時，I1及I5必須及時復位，否則下次續投硬幣則不一定從零算起，那就沒準了，I1、I5是當幣存ⅡQ端由“0”→“1”后，把此高電位經D41、I3B令I1、I5的Cr端(即腳2)清零。此高電位待幣存Ⅱ復位時消失。
伍分計數器及1角計數器(在小板上)清零當投入2枚伍份硬幣或1角硬幣時，I80F腳(12)歷時200ms時必出現一高電位，經R270、C070積份兩級反相再通過C60、R230微分，取前沿經D480再經兩級反相分別流經D60、D70至Cr端，令I10、I70清零，歷時500ms，即是說，每當投足硬幣700ms時，準時清零。
5)每當被叫摘機應答3－5秒內，尚未投足硬幣者，一律中斷通話3－5秒的時間主要取決回鈴音周期為5秒，反極控制雖可更短，但主叫未聽到被叫應答，不肯投幣，故以3－5秒合適。
整機的執行機構僅有一個繼電器(J)，這是一種高靈敏度，低功耗(僅需3－5mA就可靠地工作)的繼電器，設計者深知電話線上的直流(48V)能提取的功率是和很有限的，為提高整機的可靠性，必須想盡千方百計，節省能源。故在此基礎上仍以(J)轉換接點組中的靜合，接點來控制受話回路的通斷。這樣一來，在整個打電話的過程中，實踐證明，有90％以上的時間，(J)繼電器毫無電流通過，即令10％的時間有電流通過，也加設了自保電路(1.5mA即可自保)，這樣就可最大限度的提高整機的穩定性及可靠性。
當被叫摘機3－5秒后，送來一個正脈沖( )，讓摘機寄存器3置“1”，當摘存3Q端為“1”后，在與非門的控制下，I8(時限計數器)開始計數。當I8的Q1為“1”時，斷話寄存器403被置“1”，當Q＝“1”后，通過I7C腳⑨均檢測幣存Ⅰ的Q(即腳(12)端若為“0”，則說明已投足硬幣，允許繼續通話。若為“1”則說明未投幣，故與門I404的I7C腳(8)腳(9)為“1”，輸出(I7C腳為⑩)為“1”經或門405、驅動后，令繼電器(J)動作，中斷受話回路，接通語音提示，因此您只能聽到「當您通話開始時，請速投足夠的硬幣」，當您聽到提示后，投入硬幣1角，幣存Ⅰ的 端(即I4F腳(12))馬上由“1”→“0”，I7C腳⑨為“0”，故腳⑩由“1”→“0”，繼電器(J)釋放，J1－2斷開，J1－3合上，用戶繼續通話。當受話中斷時刻，被叫聽到主叫的動靜，防止被叫掛機離去。
6)每當幣道堵塞時，具有嚴禁使用的措施在I6A腳①輸入端加設R5C3積分網絡，正常投幣時，硬幣快速滾動越過光孔，UC3≤0.5V，I3C腳6無輸出，繼電器(J)不會動作。當用戶塞入紙幣或雜物時，光1分、光2分、光5分，其中總被遮光的，光孔一旦被堵，I6A腳①為“1”，此高電位通過R5對C3充電，歷時1000ms后，UC3腳≥5V，I3C腳(6)≥5V一方面令I1I5處于零狀態，投幣失效，另一方面通過或門驅動繼電器(J)動作，J1－3斷開，受話回路中斷，聽不到蜂音，如果瞎撥，撥完也沒有任何聲音從而達到禁止使用的目的。
控制電路4(除偷打電話控制電路)由圖3和圖2的右圖示出。控制電路4主要由通話時限計數器401，斷話控制器403驅動電路406，語音提示電路、與門Ⅰ401、門Ⅱ402，或門405繼電器組成。通話時限計數器的時鐘端與被叫摘機寄存回的輸出端相接，通話時限計數器I8的兩個輸出端通過與門ⅡI7D接或門405的一個輸入端，斷話控制器403的S、R端分別與通話時限計數401(I8)的另一端輸出端Q1，被叫摘機寄存器3的反相輸出端Q相接，與門ⅠI7c的兩個輸入端分別接投幣寄存器的反相輸出端 、斷話控制器的輸出端Q、與門ⅡI7D的輸出端接或門405的一個輸入端，或門的輸出端接話音提示電路并通過驅動電路接繼電器J的線圈。
通話時限計數器I8由計數器CD4024構成，其輸入電路包括由施密特支相器I6I，電容C10，電阻R20構成的振蕩器，控制振蕩信號進入iI8時鐘端與門I7B接在I8時鐘端(CP)的放大器(由二極管T4、二極管D20、電阻R17－R19組成)。摘機寄存器的輸出端Q，振蕩器的輸端分別接與門I7B的輸入端。I8的清零端Cr分別通過二極管D1、D36接幣值檢測電路的輸出端和摘機寄存器的Q端。
或門由二極管D29、D30及圖9中的D28、D防，電阻R51組成的。
驅動電路由二極管D33同相器I3E，電阻R55、R56、電容C32，二極管T7－T9組成。驅動電路的輸出端與繼電器線圈J串接。
告警電路，包括由施密特反相器I6B電阻R12，電容C6組成的振蕩器，與門I7A構成的電子開關，及三極管T2、T3，聲響器YX－2A。
其工作原理如下所述(為了敘述方便可以將摘機寄存器簡稱“摘存”投幣寄存器簡稱“幣存”)(Ⅰ)計時電路每當雙方通話開始，計時電路完成自動計時的任務。并在4.5S、150S和225S時送出控制信號分別至通話始斷話封鎖電路，幣存(暫)R復位端、告警電路、超時限斷話封鎖電路及語音提示。
在未介紹電路之前，先簡要介紹集成電路CD4024即I8的功能(見圖30CD4024是一片七級二進制串行計數分頻器，各管腳的功能介紹如下第1腳(CD)計數脈沖輸入控制端。(或叫做清零端)。當該腳為高電平VDD時，1腳被封閉，CP不能從1腳輸入，即不能進行計數；當該腳為低電平VSS時，電路處于維持計數狀態。當該腳輸入的信號由低電平向高電平跳變時，原來的計數信號被清洗，集成電路的內部回到初始狀態。
第3腳內部反相器Q7的輸出端，當脈沖計數達到26＝64時，該腳由低電平VSS轉為高電平VDD輸出。
第4腳內部反相器Q6的輸出端，當脈沖計數達到25＝32時，該腳由低電平VSS轉為高電平VDD輸出。
第5腳，內部反相器Q5的輸出端，當脈沖數達到24＝16時，該腳由低電平VSS轉為高電平VDD。
第6腳內部反相器Q4輸出端，當脈沖計數達到24＝16時，該腳由低電平VSS轉為高電平VDD輸出。
第7腳和第14腳分別接電源的負極VSS和正極VDD。
第9腳內部反相器Q3輸出端，當脈沖計數達到22＝4時，該腳由低電平VSS轉為高電平VDD。
第11腳內部反相器Q2的輸出端，當脈沖計數達到21時，該腳由低電平VCC轉為高電平VDD。
第12腳內部反相器Q1的輸出端，當脈沖計數達到20＝1時，該腳由低電平VSS轉為高電平VDD。
計時電路的直流工作電源(見圖8)取自穩壓管Z，控制信號Cr和計數脈沖信號CP由被叫摘機寄存器Q和T4.C供給。
CD4584中的一個史密特反相器(I6E)與C10、R20組成CMOS多諧振蕩器，周其T由R20和C10決定。取振蕩器的系數為0.4185267，則T＝0.4185267RC＝0.4185267×560×103×10－6＝0.4185267×5600×10－8＝2343.7495／103＝2.3437495秒≈2.34秒。
也就是說振蕩器每隔2.34秒，便準備要向CD4024的第1腳送入一個計數脈沖CP。( )CD4001的(I9B)4腳(即被叫摘機寄存器的 端)見圖7末端。由摘存 端控制著計時電路的工作狀態，在整個撥號，和回鈴音持續出現的時刻，摘存 ＝“1”經二極管(D36)或門(由D15、D36及R14組成)電路D36送CD4024的Cr(2腳)，在高電平的作用下，4024不計數，一旦被叫摘機應答，摘存Q端由“0”→“1”， 端由“1”→“0”前者通過與門(I7B)打開振蕩器與計數CP端的通道，后者解決控制，進入維持cd4024進行計數狀態。cd4024腳由高電平VDD跳變為低電平VSS，cd4024即刻進入計數狀態。
當cD4024計數脈沖cp達到Q2＝“1”，21＝2個脈沖時，第11腳由輸出低電平VSS而轉為輸出高電平VDD，所需要的時間t1為t1＝T×2’＝2.3437495×2＝4.6875S≈4.5秒。
同理第3腳由低電平VSS轉為高電平VDD所需時間為t2為t2＝T×26＝2.3437495×64＝150S＝150秒。(2.5分鐘)cd4024的第3腳輸出的高電平VDD信號，加至由D14、D13及R11組成的或門電路，告警電路被啟動進入工作狀態。
當計數脈沖CP達到(25＋26)＝96個脈沖時，第4腳、第3腳先后由輸出低電平VSS而轉為輸出高電平VDD所需要的時間t3為t3＝T×(25＋26)＝2.3437495×96＝225秒(3.73分鐘)。
CD4024的第4、第3腳由低電平VSS轉高電平VDD，這兩個高電平經I7D與門的兩個輸入端相與后經或門二極管(D30)后至同相器(I3E)再加至復合管電路基極，復合管飽和，繼電器(J)產生的磁場將基轉換電點1、2(見圖2)吸合，受話電路被切斷。并有語音提示。
無論在告警其間或告警終了，只要投入足夠的硬幣就能斷告，通話時間從零開始計數，受話回路立刻接通，這全靠投足硬幣后給D15(或門送入一個正脈沖，令CD4024時限計數器復位(即清零)而完成的。。只在Q6＝Q7＝“0”，J繼電器馬上釋放，通過J1－3靜合接點(見圖2)把受話回路接通。
(Ⅱ)通話始及通話2.5分鐘自動告警電路當被叫摘機應答，雙方通話3－5秒，尚未投足硬幣者或通話滿2.5分鐘者，均有自動發出警告訊響。它們的工作狀態分別受二極管與門(D9、D35及R57)及cd4024第3腳(Q7)的控制。電路原理見圖9示。
圖中，YX－2A為直流訊向器，它的工作狀態由T2T3(復合管)組成的三極管開關電路控制。R13為T2基極直流偏置電阻，D37、D38組成二極管與門電路。當被叫尚未摘機應答時，I7A與門的3腳輸出低電位，D37被鉗位在低電位VSS，T2T3無基流截止YX－2A不響，這時T6c為“1”，D38截止。
當被叫摘機應答，通話3－5秒，尚未投足硬幣者，因摘存Q＝“1”，幣存 ＝“1”，二極管與門D9、D35負極均為“1”，I3D的1腳為“1”，經或門D13(D14)、R11輸出高電位VDD，即I7A的2為“1”，并在I6B，R12，C6組成的多諧振蕩器的配合下，使與門(I7A)的輸出(3)腳送出0.5秒斷續告警續訊號，(這時T6c短時為“1”)，因而YX－2A發出斷續告警6訊響。斷話，由斷Q及幣 經I7c，D29，I3E給T7、T8足夠基流，讓J動作完成的。
同理，當通話時間計滿150秒(2.5分鐘)時，CD4024Q7(即3腳)為高電位時經或門D14(D13R11)令I7A2為“1”，I7A的3輸出0.5秒斷續信號。(這時T6C為“1”)，因而YX－2A發出斷續告警訊響。(告持續時間從150秒－225秒)。
當CD4024計滿96個脈沖時，Q6(4)腳、Q7(3)腳均為高電位，與門I7D輸出(11腳)高電位，使二極管或門D30(D29、R51)輸出高電位，由于T7、T8從I3E吸取足夠的基極電流，因而產生足夠的IC，故繼電器J吸合，J1－3斷，J1－2合，并接通語音提示時間到，續投足夠硬幣。
控制電路中的偷打電話控制電路如圖9所示，該電路包括由電阻R、R32、R27電容C、C9、二極管IN、D62、D64施密特反相器I50A、I50B構成的寄存器Ⅰ；由電阻R35、R33、電容C10、二極管D61、D65、D63，施密特反相器I50C、I50D構成的寄存器Ⅱ，圖9中還包括控制電路中的與門Ⅲ408，它由電阻R31、二極管D59、D60構成。寄存器I的輸入端與摘機寄存器的Q端相接，其輸出接與門Ⅲ的一個輸入端，叉簧CH3經反相器I60B接與門Ⅲ另一個輸入端，寄存器Ⅱ的輸入端接與門Ⅲ的輸出端，其輸出端經或門的二極管D防的驅動電路。
本電路主要靠核心元器件D66及C16。缺了它，防盜控制器則失去了存在的必要性。
每當摘機后，±6V通過D66對C16充電，并給防盜控制器集成電路CD4584(I50)供電。每當掛機后只能由C16供電，作為0.1mf的電容器，充飽后僅能供I5使用600ms－1000ms左右，歷時700ms時Uc16的電壓降到0.5V，當降到0.5v時，原寄存的信息則完全流失，當UC16的電壓降到2V時，原寄存的信息則完全可以保留住。實驗獲悉，按下叉簧150ms左右能降到2v。
當被叫摘要應答時，被叫摘機寄存器端由“0”→“1”，這個信息通過R、IN、R32被轉移到寄存器Ⅰ的Q端(I508的4腳)為“1”。
在整個通話過程中，如果主叫用戶拍打過叉簧，在二極管與門的本合下把拍手叉簧的信息，經D61、R33存入，寄存器Ⅱ中，這時I50D的8腳Q為“1”，經D防(或門)至驅動電路，啟動繼電器(J)，J1－3斷，J1－2合，這時再也聽不到被叫話音，僅聽到語音提示，經語音提醒后，若投入足夠硬幣，經D64、D65令上述寄存器清零，I50D的Q由“1”→“0”因而(J)釋放，J1－2重合J1－2重開，恢復雙方通話，如果經提示后，仍執謎不悟，不斷地猛拍打叉簧，老是無音，一旦拍打時間(按下)≥600ms時，松手后僅能聽到蜂音或忙音。
只要恰當地調整C16供電的時長能獲得滿意的效果。
被叫摘機檢測電路直流反極檢測電路，撥號延時控制電路、回鈴音提取提電路，話音提取電路中的任一種電路構成，也可由上述四種電路構成，此時上述回種電路的輸出端通過一個機械波段開關選擇，使用哪種電路，下面分別描述上述四種電路。
直流反極檢測電路如圖4所示，由二極管D3、D40、D39、電阻R3、R43、R60，光電耦合器4N－25，同相器I3F組成。直流反極性檢測電路只能使用在具有提供反極性電纜電的交換網中，其輸入端接撥號短路接點兩端，其輸出端接被叫摘機寄存器3的S端。其工作過程是當被叫摘機時，電話交換機送反極信號A11為正B16為負，使光電耦合器4N－25輸出高電平，經相器I3F，二極管D40送入被叫摘機寄存器，被叫摘機寄存器的輸出端Q置“1”。
撥號控制延時電路如圖5所示，由電阻R59，電容C43，輸出端接被叫摘機寄存器的輸入端。它是通過叉簧的掛合接點和電阻R59，電容C43來完成延時確定被叫摘機的。
回鈴音提取電路，話音提取電路的電路結構完全相同，只是元件的取值不同，圖6、圖7描述它包括窄帶濾波器和信息處理電路。
一、窄帶濾波器窄帶濾波器做的作用，是專門放大450HZ(回鈴音)或1000HZ(話音)正弦波信號，其它頻率的信號則衰耗很大。
多年的實踐證明，電話信號音本身并不規范，而且使用現場情況也不理想，加上串雜音干擾，使用鈴音的提取確實是個難題，為了提交競爭能力，在這個環節上必須高標準。
窄帶濾波器的組成(圖6)由LC串聯諧振槽路20／，三階低通濾波器，203限幅器204，三階高通濾波器206及三個階低通濾波器205組成。
各組成單元的作用，工作原理鐵氧體電感器LT起變壓器耦合作用，用它的次線圈電容器組成LC諧振槽路201，恰當選取C使諧振中心頻率為450HZ或1000HZ(以僅下說明450HZ的信號。)已知次級線圈電感量LA＝1.15H，C27、C26總電容量為 C＝1.068／107F，則fp＝1／2πLC]]>＝ ＝450HZ，可見其工作原理就是選擇性原理。諧振線圈L套在鐵氧體磁罐上，同時把電話線送到的電話信號耦合到主控電路上來。由于各個電話局送來的回鈴音頻率并不是單一的準450HZ一般均有一個±50HZ的側頻帶，例如450HX的回鈴音，它的頻率范圍是400HZ－500HZ之間。所以輸入電路應保證有100HZ的通頻帶，否則控制中斷受話回路的動作會造成失誤。現把輸入電路的選擇作用簡述如下電話局送來的回鈴音在線圈L中產生的感生電動勢，其中滿足諧振條件的回鈴音頻率，在回路中產生諧振，因而在L中產生最大的電壓降，這電壓經LC送到后面電路經處理后起控制作用。其它非諧振頻率的電壓，在L上產生的壓降很小，可以認為這些小信號均被電路抑止了。
跟隨器202的作用和原理跟隨器在這里起阻抗轉換作用。其原理是因輸入阻抗很高，輸出阻抗低，故能完成阻抗變換功能，例如在LA初級圈接收信號發生器，測得諧振回路電壓UL＝1200mV(450HZ)加負載后則由1200mV→200mV，但加入跟隨器后，不管是否接負載電壓表數均為1200mV，可見它起到了阻抗變換作用。
窄帶濾波器，希望在通頻帶(400－500HZ)的回鈴音信號的放大倍數要≥3，通頻帶以外的信號要加以衰減。為此設計了兩個低通一個限幅，一個高通串在一起組成帶通。從跟隨器輸出先接入一個fcp＝630HZ的低通濾波器，使630HZ以下的信號須利通過，幅度足夠大后，進行限幅，然后再先后接入1個fcp＝520HZ的低通濾波器和fcp＝300HZ的高通，經這樣處理后，450HZ±50HZ的信號輸出最大。
三階低通濾波器203、205的電路相同，從圖6可見，附加了RC輸入級。這兩個附加的無源元件在負實軸上增加了一個極點。所得的三極點(三階)濾波器在交fcp頻率時以－60dB／十倍頻程或－18dB／倍頻程的速率下降，電路中采用348／4運算放大器，極點頻率選擇630HZ。
限幅器(串取限幅器)204見圖6由D24、D25、R41組成，其作用是甄別小信號(如＜0.5V原理是利用二極管單相導電特性希望≥0.7V的信號能順利通過0.5V的信號不許通過通過現場實驗及實踐得知，凡前級三階低通(fCP＝630HZ)濾器I11C⑧送來的正統弦信號均≥0.7V。目的為確保450±50HZ回鈴音信號不失控，而＞630HZ以上干擾信號進不來。
三階高通濾波器206(見圖6)由最阻R38、R39、R54，容C19－C20運放I11B組成。該路在直流有響應為零在fcp到運入大器增益頻率范圍內增益為1，適當這六個無源元件便能使fcp＝330Hz以上的特性曲線很平穩，在轉折頻率(fcp＝330HZ)處的特性曲線較陡，對300HZ的信號衰耗很大。這些曲線是在LM348／4運算放大器構成的實際電路上獲得的。Fcp選為300HZ，應該注意，在此電睡僅在fcp和運算放大器的fm之間的頻率上才是高通濾波器。
二、信息處理電路包括甄別整形電路207，A)這一單元，主要有LM339／4(I10D)配合一些電阻、電容及電位器組成。它們是R53、R34、R33、C15及RP1(見圖7)。通過上述調諧選頻，限幅，帶通處理后，一般在通頻帶以外的信號都是很小的，再通過這一單元把小信號甄別掉，力求450Hz±50Hz的信號保留下來，并變成正脈沖輸出，這靠電壓比較器(LM339)來完成，把①送來的正弦信號經C15至I10D的(11腳)同相端)與(10)腳(反相端)，調RP1給定的參考電壓進行比較，當正半周信號參考電壓是則I10D的(13)腳輸出都是回鈴信號，因干擾信號中含450HZ的情況很多，故僅有此單元尚無法確定是否回鈴音，由此說明下面一系列措施還是必要的。
B)取色絡線電路208，此單元，主要有LM339／4(I10C)配合一些電阻，電容及二極管組成，它們是R32、R31、R30、R29、C14及D23(見圖7)其工作原理主要是把I10D的(13)腳輸出的正脈沖經D23對C14充電，經R32放電，充放剩下的電壓UC14(∵充的快，放的慢)，和閥值UR30進行電壓比較，當UC14＞UR30時，I10C的(14)腳輸出恒為高電位。當UC14＜UR30時，I10C的(14)腳輸出為低電位。如能包絡線已提取到，如不能，則需重新調整C14及R32的值(或調閥值也行)使能達到目的為止。
現分別計算如下閾值 UR30＝E× (R30)/(R31＋R30) ＝6× (5.1K)/(100K＋5.1K)= (6×5.1)/105.1 ＝ 30.6/105.1 ＝0.29V(閾值)放電時間常數T＝R32C14＝560×103×2200×10－12＝1232×10－6＝1.232×10－3＝1.232ms.
通常電容充電(放電)到它的穩態值的95％就認為充電(放電)過程結束了。通過計算得充放電時間tc＝3T＝3×1.232ms＝3.696ms≈3.7ms.
對于450HZ的回鈴音每隔1000ms／450HZ＝2.2ms，出現一個正脈沖，∵3.7ms＞2.2ms，換言之，若時隔4ms都不出現脈沖尋就不是回鈴音了。總之凡回鈴音出現時刻，保證UC14＞UR30故I10C，的(14)腳出現高電位的時間＝1000ms，因而提取包絡線的原理已成立。
C)包括線寬209包絡線的寬窄與回鈴音的別關系密細。并非說凡有包絡線就是回鈴音，嚴格地說必須取得1000ms寬和包絡線才叫做回鈴音，但又考慮到回鈴音不夠規范的因素，估且以600ms為度，該單元由LM339／4，I10B配合一些電阻，電容及二極管組成。它們是R28、R27、R26、R25、C13及D22(見圖7)，其原理主要是把I10C(14)腳的高電位經R28對C13進行充電，令UC13與閾值UR26進行比較，凡前＞后I10B(1)腳輸出高電位，反之，為低電位。注意D22的設置是為了防止前級無數的窄包絡線累積計算，導致失誤。凡I10C的(14)腳為低電位時，C13的電荷通過D22正相低阻的抗快速放掉，故無法累積計算。
理論和實踐告訴我們，當充電時間常數很大的情況下，在初充開始的一小段時間內(1／3T＝2.2秒×1／3＝0.733秒)充電曲線性度很好，按正比變化，即每充1ms，Uc13增長1.9mv，每充10ms增長19ms，每充100ms增長190mv……，余此類推，當充到600ms時，UC13增長到1140mv，故把閾值定為UR26＝1.1V當UC13＞UR26時，I10B的(1腳)輸出高電位。這個高電位的出現村志關上回的到來，也就是說唯有回鈴音(1)腳才能由“0”→“1”。
其它任何干擾(中大聲說話，)都不會發生誤動作，這就果可靠性的根本保證。音是由計多頻率組碭，其中必然包括許多450HZ的因素，但對不會在持續600ms內每2.2ms能均能發正脈沖。即在600ms內輸出(指I10D的(13)腳)272個等距等寬的正脈沖。其中凡有脈沖間隔≥4ms者，則I10B(1)腳無輸出，因許多＜600ms的窄包絡線不能累積(有D22放電)計算。
D)回鈴音，周期控制器210周期控制器的作用是當被叫無人接電話時，回鈴總是1秒通4秒斷，在已超過4秒時(例如5秒)仍無回鈴音則認為0被叫已摘機應答。該單元結構形式與取包絡線單元完全相同，僅元件參數不同罷了。它由I10A、R52、R23、R24、R22、C12及D21組成。(見圖7)，原理是把≥600ms的包絡信號經D21對C12邊充經R52邊放(充的很快，放的很慢)把剩下的電壓與閾值UR24進行電壓比較，當被叫無人接電話時，令UC12在UR24的上邊附近漂動，但不管怎么漂，也不許≤UR24，唯有被叫摘機時，則UC12≤UR24，I10A(2)腳由“1”→“0”(當回鈴音首次出現時，由“0”→“1”)現分別計算如下閾值UR24＝E× (R24)/(R23＋R24) ＝ (43K)/(200K＋43K) ＝ (6×43)/243 ＝ 258/243＝10.617v≈1.1充電很快T充＝R25C12＝5.1×103×0.47×10－6＝2.397×10－3≈2.4ms當充電時間為0.8ms時，UC12＞UR24＝1.1V，I10A的(2)腳為高電位，保持到被叫摘機為止。
放電很慢T放＝R25C12＝10×106×0.47×10－6＝4.7秒.
通常電容充電(放電)到它的穩態值為95％就認為放電過程結束了，通過計算得放電時間為tC＝3T＝3×4.7秒＝14.1秒.
歷時14.1秒則放到0.3v.
當回鈴音首次到達時，UC12充到6V，歷時4秒(回鈴音間隔時間)時，UC12將由6V降到多少伏？實驗證明不會≤1.1V(閾值)現假設為1.5V，此后回鈴音按1秒通4秒斷的規律持續變化時，UC12的電壓將由1.4V→←來回漂動，一旦被叫摘機，歷時3－5秒后，UC12必然＜1.1V(閾值)使LM339／4電壓比較器翻轉，輸出(指I10A(2))由“1”→“0”證明被叫已摘機，完成了周期性的控制任務。
E)被叫摘機監視器211。
當電話鈴響了以后，被叫何時摘機應答是沒有規律的，因此要設個摘機監視器，它由I6F，R21及電容C11組成。當電話鈴第一聲響完以后，上一單元的(2)腳由“0”→“1”，C11正負極均為高電位，立刻放電完畢，等候被叫摘機。當被叫一旦摘機，經3－5秒后，C11的負極為低電位，由于電容兩端電壓，不能突變，這時，C11可視為低電位，導致I6F的(12)腳送出一個正脈沖( )，完成了監視任務。
F)或門212由D39、D40及R60組成。意思是或由回鈴音控制，這是主流，或撥號由延時控制，以備萬一回控失誤時，作為輔助措施。
被叫摘機寄存器(見圖7)由CD－4001或非門I9A及I9B組成RS觸發器構成。采用的控制信號無論是反極性直流信號也好，是回鈴音信號也好，是話音信號也好，是延時信號也好，最終都要回到這里來。總之，凡被叫摘機I9A的(3)腳Q＝“1”，否則為“0”。
圖10表示了投幣道光孔的設置位置，從圖可見其設有4個光孔，即一分光孔，二分光孔，伍分光孔，一角光孔。每個光孔的高度的設置，只能允許本身的硬幣和它的直徑大的硬幣能遮擋住。
通過上述對各電路單元的分析，不難看出，本實用新型的工作過程是，當撥通被叫方用戶后，如果被叫摘機檢測電路檢測到摘機信號后，送給被叫摘機寄存器一個信號，使其輸出端為高電位，打開通話時限計數器的時鐘信號，使其計數，幾秒鐘后，輸出一個高電平，使斷話控制器輸出一個高電位，此時，如果末投幣，投幣寄存器的 端輸出高電平，則與門Ⅰ輸出高電平，并通過或門，驅動電路使繼電器工作，繼電器接點斷開受話回路，并接通語音提示電路，通知使用才投幣。投幣后，當幣值檢測電路認為正投足幣，投幣寄存器 端輸出低電位，驅使與門Ⅰ輸出低電平，使或門輸出低電平，繼電器停止工作，使受話回路接通，使用者可正常通話。如果通話時間超過3分鐘，通話時限訂數器的兩個輸出端同時輸也高電平，通過與門Ⅱ、或門，使繼電器工作，再一次切斷受話回路。
權利要求1.一種先通話后投幣式話機，包括機殼、幣道，叉簧、手機、手機掛勾、旋轉軸、撥號盤、錢盒、硬幣檢測器、極性保護電路，通話電路，控制電路，其特征在于還包括被叫摘機檢測電路，被叫摘機寄存器；硬幣檢測器由設在幣道一側的紅外光源，具有設在幣道另一側的紅外接收管的幣值檢測器、投幣寄存器組成，幣檢測器的輸出端與投幣寄存器的輸入端相接，投幣寄存器的輸出端與控制電路與門Ⅰ相接；被叫摘機檢測電路由直流反極檢測電路、撥號超時的控制電路、回鈴音提取電路、話音提取電路的輸出端通過一只波段開關構成，或者由上述回種電路的任一種電路構成，其輸出端與被叫摘機寄存器的輸入端相接，控制電路由通話時限計數器，話控制器、驅動電路、繼電器Ⅰ，語音提示電路、與門Ⅰ、與門Ⅱ、與門Ⅲ或門組成，通話時限計數器的時鐘端與被叫摘機寄存器的輸出端相接，通話時限計數器的兩個輸出端通過與門Ⅱ接或門的一個輸入端，斷話控制器的S端、R端分別與通話時限計數器的另一個輸出端Q，被叫摘機寄存器的反反輸出端 相接，與門Ⅰ的兩個輸入端分接投幣寄存器的反相輸出端Q和斷話控制器的輸出端 ，與門Ⅱ的輸出端接或門的輸入端，或門的輸出端接語音提示電路并通過驅動電路接繼電器Ⅰ的線圈，繼電器J的接點串接在受話回路中。
專利摘要本實用新型是一種先通話后投幣的公用話機，主要包括機殼、幣道、叉簧、手機、手機掛鉤、旋轉軸、撥號盤、錢盒、硬幣檢測器、極性保護電路、通話電路、控制電路、被叫摘機檢測電路、被叫摘機寄存器等。它通過一只繼電器接點控制通話電路中的受話回路。當用戶撥通對方話機后，被叫摘機檢測電路將檢測到的被叫摘機信號送入控制電路中的通話時限計數器，該計數器經幾秒后輸出一個信號，該信號經斷話控制器，與門I、或門，驅動電路使繼電器工作，切斷通話電路并通知用戶投幣。本實用新型具有不卡幣的優點。
文檔編號H04M1/00GK2195831SQ9424411
公開日1995年4月26日 申請日期1994年11月2日 優先權日1994年11月2日
發明者吳漢東, 王陸平 申請人:北京站郵電局, 北京市郵政科學研究所