Historie

Analoge Schaltung

Der erste Gedanke zum Thema Erzeugung von DTMF-Tönen war der, daß es da doch sicherlich einen IC gibt, der das kann. Solche IC gab es tatsächlich, allerdings scheinen die entweder nicht mehr produziert zu werden oder man kommt einfach schwer dran. Also habe ich mich entschlossen, entsprechende Oszillatoren diskret aufzubauen. Dabei hatte ich immer auch das Ziel vor Augen, keine externe Stromversorgung zu benötigen.

Erste Versuche mit Oszillatoren aus Operationsverstärkern stellten sich als wenig erfolgversprechend heraus, da der Stromverbrauch zu hoch war und die Frequenz der Oszillatoren mit der schwankenden Versorgungsspannung stark variierte. Also habe ich mich entschlossen, die Oszilaltoren mit Einzeltransistoren als Phasenschiebegeneratoren aufzubauen. Hier hängt die Frequenz in erster Linie nur von passiven Bauteilwerten ab. Das Zählen der Impulse und die Ansteuerung der Oszillatoren konnte von drei CMOS-IC verrichtet werden, die ja kaum Strom benötigen. Während des Piepsens wurde das Telephon abgeschaltet und der ganze Strom stand für die Tongeneratoren zur Verfügung. Die Einkopplung der Wähltöne in die Telephonleitung erledigten zwei OP. Der Aufbau ist in der Abbildung zu sehen.

Eigentlich funktinonierte die Schaltung genau so, wie ich es mir vorgestellt hatte: Die Impulse wurden richtig gezählt und die gewählte Ziffer wurde als Ton wiederholt. Die gewünschte Wirkung aber blieb aus, die gewählte Nummer wurde von der Telephonanlage nicht erkannt. Und das obwohl sich die Oszillatoren in Vorversuchen als brauchbar erwiesen hatten. Zu diesem Zeitpunkt nahm ich an, daß vielleicht die Pegel der eingespeisten Töne nicht zueinander passen würden, denn die waren aufgrund der Exemplarstreuung der Transistoren doch recht verschieden.

Das tatsächliche Problem, nämlich die immer noch an der Telephonanalge ankommenden Wählpulse, erkannte ich erst, als die Lösung mit einem Mikrocontroller ähnliches Verhalten zeigte. Meine damalige Lösung des Problems war der 0-Hack, ein Work-around in Software.

0-Hack

Der 0-Hack ist eine Softwarelösung, um das folgende unschöne Verhalten meiner Telephonanlage zu umgehen:

• Die Anlage beherrscht zwar MFV und IWV, entscheidet sich aber für einen der beiden Modi, zwischen denen nach recht merkwürdigen Regeln gewechselt werden kann. Zu Beginn ist die Anlage im MFV-Modus.
• Anlage im MFV-Modus: Eine gepiepste Nummer wird als gültig gewertet. Ein Impuls schaltet auf IWV.
• Anlage im IWV-Modus: Eine gepiepste 0 schaltet auf MFV um, wird aber nicht als gewählt gewertet. Alle anderen Nummern werden ignoriert.
• Sobald die erste gepiepste Nummer als gewählt gewertet wurde, kann nicht mehr auf IWV umgeschlatet werden.

Man kann sich nun leicht überlegen, daß es nicht möglich ist, eine Nummer zu wählen, wenn jede aus Impulsen gezählte Ziffer sofort als Ton wiederholt wird. Um dieses Problem zu Umgehen, habe ich einen „0-Hack“ in die Software des IWV-MFV-Wandlers eingebaut. Wenn die erste Nummer nach dem Abnehmen durch Zählen von Pulsen ermittelt wurde, dann wird zuerst eine 0 gewählt (Telephonanlage schlatet wieder auf MFV um) und dann erst die gewählte Nummer. Alle folgenden Nummern werden einfach als Ton wiederholt.

Um festzustellen, ob eine Telephonanlage den 0-Hack benötigt, braucht man ein einfaches Tastentelephon. Das Vorgehen ist wie folgt:

• Hörer Abnehmen
• Einmal kurz auf die Gabel tippen (Eine IWV eins wählen).
• Auf der Tastatur eine Nummer wählen.
• Wurde die Nummer erkannt (Tuten hört auf)? Wenn ja, dann hat sich die Anlage durch den Impuls nicht stören lassen, und es darf kein 0-Hack verwendet werden. Das muß mit der 0 und auch einer beliebigen anderen Ziffer funktionieren.
• Wenn die Nummer nicht erkannt wurde, dann folgt nun der Gegentest, ob der 0-Hack überhaupt hilft. Der Hörer wird lange aufgelegt (1 - 2 Sekunden).
• Hörer Abnehmen
• Einmal kurz auf die Gabel tippen (Eine IWV eins wählen).
• Eine 0 wählen. Das Tuten sollte nicht verschwinden, die Nummer also nicht als gewählt gewertet werden.
• Jetzt eine andere Ziffer wählen.
• Jetzt sollte das Tuten aufhören, die Ziffer ist also erkannt worden. Es wird also der 0-Hack benötigt.

Das alles ist sehr speziell, und heute rate ich dringend vom 0-Hack ab. Die deutlich bessere Lösung ist, die Pulse erst gar nicht zur Anlage gelangen zu lassen, wie es die Nutzung der W2-Leitung bewirkt.

Erste PIC-Schaltung

Hier ist die erste Schlatung mit einem PIC zu sehen. Diese Schaltung hatte noch eine recht einfache Einspeisung der erzeugten Töne in die Amtsleitung. Das große Problem dieser Schaltung war die die geringe Erkennunggsquote der gesandten Töne von vielleicht 90 % pro Ziffer. Bei einer zehnstelligen Telephonnummer sind das nur noch knapp 35 %.

Hier sind zum Vergleich die Frequenzspektren der Ziffer 3 der ersten PIC-Schaltung (Version 1) und der zweiten Fassung mit verbessertem Tiefpaßfilter vor den Transistoren. Abgesehen von der ganz fürchterlichen Einstreuung der 50 Hz Netzfrequenz in den Meßverstärker ist der Signal-Rauschabstand von 14 dB auf 23 dB verbessert worden. Das ist zwar noch lange nicht so gut wie in einem „gekauftes“ Telephon, aber doch so gut, daß meine Telephonanlage die Ziffer korrekt erkennt.

Aktuelle Schaltung

In der aktuellen Version 3 der Schaltung gibt es nur kleine Änderungen: Das 10 kΩ-Poti ersetzt einen 470 Ω Festwiderstand, und der eigentliche Telephonstrom (über W2) wird von den Pulsen (über La) getrennt. Danke an Wolfgang für diese tolle Idee.