朱利安.瑞钦斯:楼宇对讲系统电路分析与维修

楼宇对讲系统电路分析与维修

 

不少小区的住户，为开启防盗门方便，设有楼宇对讲系统。由于楼宇对讲系统大多不提供电路图，给楼宇系统的维修造成困难，笔者维修了几套楼宇对讲系统，弄清楚了系统工作原理，对照电路板实物，画出其电路原理图和接线图，并对其工作原理进行简要分析，供维修时参考。
     一、楼宇系统的结构
     常见的楼宇对讲系统有直按式对讲系统、数字式对讲系统、可视式对讲系统三类。楼宇对讲系统的结构如图1所示，由主机、分机(每户一个分机，图中只象征性画出两个分机)、电控锁、电源盒和连接系统五部分构成。
     整个对讲系统的工作过程是：电源盒为主机提供电源，内部设有降压充电电路和电瓶，将市电降压、整流、滤波后，向电瓶充电，市电停电时由电瓶提供电源。主机是整个系统的核心，内部设有电源控制电路、呼叫电路、对讲电路、视频电路、开锁电路等，通过呼叫线、送话线、受话线、视频线、开锁线、地线等连接线与用户分机连接。来客要进入楼内，先按防盗门主机上的用户编号按键，该住户分机的振铃响起，住户摘机后通过对讲系统和视频系统对来人进行确认，然后按开锁键，使主机上的开锁电路动作，将防盗门的电控锁打开。
     1．直按式对讲系统
     主机上每个住户设置一个呼叫按键，每个按键通过呼叫线与相对应的住户连接，如图1所示。直接按该住户呼叫键即可直接呼叫住户，直观好用，但无保密功能。该类楼宇对讲系统的连接系统，除了送话线、受话线、开锁线、地线四根共用线外，每个住户需要一根呼叫连接线，如该楼有20个住户，则需要20根呼叫线。该类呼叫系统主机成本较低，但连接系统成本较高，且电路连接线较多，连接复杂。
     2．数码式对讲系统
     主机上设置0～9十个数字按键，内置编码识别系统，每个住户设置一组数字编码，输入该住户的密码，才能呼叫该户，如果不知道该户编码，无法呼叫，具有一定的保密功能，避免用户被无故打扰。该类对讲系统全部用户通过一根呼叫共用线即可与主机连接，输入数字后，编码系统识别后呼叫相应的用户。该类楼宇对讲系统主机成本较高，但连接系统连接线少，成本低，只需呼叫线、送话线、受话线、开锁线、地线五根共用线。
     3．可视对讲系统
     可视对讲系统分直按式可视对讲系统和数码式可视对讲系统，除主机上设置摄像、分机上设置显像器材外，系统连接在上述1、2类连接线的基础上，还需增加视频信号连接线或视频放大器，每个用户还需增加一个视频显示用的小电源。
     本文介绍的立林JB-220V楼宇对讲系统，其主机电路将送话信号并入开锁电路中，其接线系统中送话和开锁共用一根线，减少了一根接线。

     二、楼宇对讲系统电路分析
     图2是笔者根据实物绘制的厦门立林电子有限公司生产的“立林JB-220v楼宇对讲系统”的电路图，该系统为直按式对讲系统，由主机电路、电源盒、电控锁、住户分机(每户一个分机，图中只画出一个分机电路)、连接系统构成。主机内部由呼叫电路、对讲电路、开锁电路和面板照明电路四部分组成。
     1．呼叫电路
     呼叫电路由呼叫电源控制电路、呼叫振铃产生电路、振铃信号控制放大电路构成。呼叫电源控制电路由Q10(C9015)及其外围元件构成。不按主机面板上的呼叫键时，Q10的基极为高电位，PNP管Q10截止，不向呼叫电路供电，呼叫振铃产生电路U2(TC4069)各脚电压和振铃信号控制电路Q3(C9015)各极电压均为0V，振铃信号放大电路Q4(C9013)也处于截止状态，呼叫电路均停止工作；当按下主机面板上的呼叫键时，Q10的基极降低，Q10导通，通过R30、C22滤波向呼叫振铃产生电路u2提供电源，同时Q3、Q4也获电导通，进入工作状态。
     呼叫振铃产生电路由u2、Q5(C9014)及其外围元件构成。u2内部由6反相器构成，第1、2两个反相器与外围元件C21、R15、R16构成音频振荡电路，产生鸣叫声的基准频率，调整c21可改变振荡频率的高低，改变鸣叫音调；U2内部的第4、5两个反相器与外围元件R19、R20、C19、C20组成超低频振荡电路，改变c19、C20可改变其振荡频率，振荡后的超低频信号经第6反相器放大倒相后通过Q5送到第1、2反相器振荡电路，对第1、2反相器产生的连续音频信号进行调制，使之变为间断的振铃声。
     呼叫振荡电路产生的振铃信号，经u2内部第3反相器放大倒相后，从⑧脚输出，经过振铃信号控制电路Q3，将振铃信号送到放大电路Q4的基极，并为Q4提供偏置电压。振铃信号经Q4放大后，经主机面板上的被按下的按键和连接系统的呼叫线送到该按键对应的住户分机，使分机内部的喇叭产生振铃声，完成呼叫过程。
     2．对讲电路
     对讲电路由对讲电源控制电路Ql和对讲放大电路两部分构成。对讲电源控制电路由Ql(C9012)、Q2(C9014)和其外围元件构成。Q1为电源开关控制管，Q2为电源电压检测管。当电源盒提供的12V电压正常时，将Q2基极的稳压管zDl击穿，通过R1向Q2提供偏置电压，Q2饱和导通，将Q1的基极电位拉低，使PNP开关管Q1导通，其集电极向对讲电路提供11V的电源，一方面通过R34加到主机对讲电路U1(TDA2822M)的②脚，另一方面通过R5向住户分机提供电源。同时Q1的集电极电压还通过R4将ZD2击穿，补充Q2的偏置电压，使Q2进一步饱和，Q1可靠的导通。当电源盒发生故障，提供的电压过低时，无法击穿ZD1和ZD2，Q2截止，Q1也截止，将对讲电路的电源切断。
     对讲放大电路由主机和分机两部分构成。主机内部的ul是对讲电路的核心，u1内部由两个独立的放大电路构成，其中⑦、⑧、①脚内部的放大器为送话放大电路，⑥、⑤、③脚内部的放大器为受话放大电路。用户昕到呼叫振铃声后，摘下分机，使分机内部的挂机开关s1的两个开关由挂机的断开状态变为接通状态，将受话线和送话／开锁线与分机接通。其中受话线上的10．5V电压加到Q1(C9014)话筒放大电路并进入工作状态，住户通过话筒受话询问来人信息，受话信号经Ql放大后通过受话线送到主机。受话信号在主机内部通过C12、R10送到u1的⑥脚，经内部受话放大电路放大后，从③脚输出，经C8送到主机内的喇叭，发出询问声音。
     来人听到询问声音后，回答住户的询问，通过主机内部的话筒变为音频信号电压，经C14送到u1的⑦脚，经内部送话放大器放大后，从①脚输出，通过c5、c6加到送话／开锁线上，送到住户分机的听筒上，完成通话对讲过程。
     3．开锁电路
     开锁电路由Q7(C9014)、Q6(C9014)和继电器JZC-7FF构成。待机状态下，Q6基极为高电平0．7V而饱和导通，集电极为低电平0V，Q7基极无偏置电压而截止，继电器触点释放断开，电控锁两端无电压。当住户通过对讲系统确认来人的身份后，确定可以打开防盗门时，按下分机的开锁键S2，将送话／开锁线分机的一端对地短路，由于此时为摘机状态，s1的两个开关闭合，使主机上接送话／开锁线的一端变为低电平，该低电平通过R24、R25、D3将Q6的基极电压拉低，使Q6由原来的饱和导通变为截止，其集电极电压
由原来的低电平0V变为高电平12V，并向耦合电容C18充电，C18的充电电流向Q7的基极提供偏置电压，Q7瞬间导通，继电器动作，触点吸合导通，通过开锁线将高电平加到电控锁上，打开门锁。
     4．面板照明电路
     该电路由Q8(C9015)、Q9(C9012)和光敏电阻R33、偏置电阻R3l构成，自动控制主机按键面板照明。白天有光照时光敏电阻R33的阻值较大，Q9、Q8均截止，不向面板上的发光二极管提供电压；夜间无光照时，光敏电阻R33的阻值变小，为Q9的基极提供偏置电流，Q9和Q8均导通，为面板上的发光二极管提供电压，12只发光二极管发光，向面板提供夜间照明，便于来人操作。
     三、故障维修
     楼宇对讲系统的故障，常见为整机不工作，不能呼叫，不能对讲，不能开锁等。检修时要分清是全部发生同类故障，还是个别住户分机发生故障，可采用追踪功能故障和追踪故障分机的方法，确定故障部位。
     追踪功能故障的方法，就是哪个功能失效，就检修哪个电路。即呼叫电路有故障，就检测呼叫电路；全部功能出现故障，就检修电源电路和接线系统的共用部分，特别是地线。
     追踪故障分机的方法，就是哪个住户分机发生故障，就检修该分机或与该分机有关的连接系统接线和呼叫电路。
     1．电源盒常见故障
     电源盒常见故障：一是无电压输出，二是输出电压低于正常值。无电压输出的原因常见为保险丝熔断、降压变压器开路、整流滤波电路损坏、电源盒与主机之间的连接线断线等。其故障现象是指示灯不亮，整机不工作。输出电压低于正常值的原因常见为滤波电容失效、电瓶老化漏电等。其故障现象是指示灯点亮，整机勉强工作，同时伴有交流声、振铃和对讲声音减小等故障。当电源盒输出电压低于10V以下时，还会出现呼叫、对讲和开锁功能障碍。
     检修时，可通过测量主机电源输入接线端子的电压或采用代换电源盒、直接用12V电瓶为主机供电的方法，判断故障范围。
     2．呼叫电路常见故障
     一是对全楼住户均不能呼叫，二是个别住户不能呼叫。若是对全楼住户均不能呼叫，故障在主机内部的呼叫电路，常见为呼叫电路电源控制电路Q10故障，呼叫振铃产生电路u2及其外围电路故障，振铃信号控制放大电路Q3、Q4故障。若是个别住户不能呼叫，故障在分机内部或与该分机有关的主机呼叫按键，主机与分机之间的呼叫线断线等。
     检修时，可用万用表R×1挡测量主机上该分机呼叫线与地线之间的电阻。此时测量的是分机内部振铃喇叭与呼叫线的串联电阻，正常时应在几Ω到十几Ω之间，同时分机喇叭应发出“咔咔”的响声。如果阻值和响声正常，故障在主机内部呼叫电路；如果阻值过大且分机喇叭无响声，故障在分机或分机与主机之间的呼叫线断线。可采取将收音机或录音机的喇叭线接到主机上该住户的呼叫线上，打开收音机或录音机，根据该分机是否收到伴音来判断故障范围。如果判断故障在主机内部呼叫电路，可通过测量呼叫电路电压的方法做进一步判断，图2中所标注的呼叫电路电压，是在按住面板上的呼叫键，呼叫电路进入工作状态的情况下测得的，不按呼叫键时，由于呼叫电源控制电路Q10截止，呼叫电路中Q10发射极、基极、Q4集电极为11．5V外，其它标注点电压均为0V。
     3．对讲电路常见故障
     一是全楼住户均不能对讲，二是个别住户不能对讲。若是全楼住户均不能对讲，故障在主机内部的对讲电路，常见为对讲电路电源控制电路Q1、Q2故障，对讲电路U1及其外围电路故障，主机与分机之间的送话，受话共用线断线等。若是个别住户不能对讲，故障在分机内部或该分机送话、受话线断线。
     检修时，一是通过测量U1各脚电压的方法判断u1是否损坏，二是通过互换u1内部两个放大电路输入、输出信号的方法，判断u1是否损坏。首先将U1的⑥、⑦脚短路，将主机的送话话筒信号送到u1受话放大电路中，对主机话筒喊话，倾听主机的喇叭是否发出喊话声，以判断U1受话电路是否正常；然后将u1的①、③脚短路，将送话放大器的信号送到受话的喇叭中，对主机话筒喊话，倾听主机的喇叭是否发出喊话声，以判断U1送话电路是否正常。如果确定U1放大电路正常，则多为主机与分机之间的对讲送话线、受话线断线。
     4．开锁电路常见故障
     一是全楼住户均不能开锁，二是个别住户不能开锁。若是全楼住户均不能开锁，故障在主机内部的开锁电路或电控锁中，常见为Q6、Q7开锁电路故障，电控锁与主机之间的开锁线断路，开锁充电电容器C18容量减小或开路等。若是个别住户不能开锁，故障在分机内部开锁按键或该分机的开锁线断线或接触不良。
     检修时，可采用模拟开锁的方法判断故障范围。首先将主机与电控锁之间的开锁“+”线与电源的“+”端瞬间短接，模拟开锁电压，观察电控锁是否有开锁动作，如果有开锁动作。故障在主机内部开锁电路；如果无开锁动作，故障在电控锁或电控锁与主机的开锁线断开。然后将主机与分机接线板上的开锁线与地线瞬间短路，模拟分机开锁动作，观察电控锁是否有开锁动作，同时倾听主机内部的继电器是否有吸合声。如果有吸合声，同时电控锁有开锁动作，故障在分机或分机与主机之间的开锁线断线；否则故障在主机内部开锁电路。
     5．连接系统常见故障
     一是主干线断线或接触不良，二是分机与主干线之间断线或解除不良。可通过追踪功能故障和追踪故障分机的方法确定故障连接线，然后通过测量连接线接线电阻的方法判断故障部位。断线多发生在主线与分机线连接处或经常扭动的防盗门合叶一侧引出线转角处。
     由于连接线的一端在主机，另一端在住户分机，给测量造成困难，告诉您一个简单的方法：将要测量的连接线主机一端拆开，与地线端子相连接，然后到住户测量分机上该线与地线是否相通。如果对要测量的断线心中无数，索性将主机上与住户连接的所有连接线均拆下并连接到一起，然后到各住户测量分机上的各线端子是否相通，如果哪个线不通，则可确定该连接线断线。
     6．照明电路常见故障
     一是不论白天还是夜间照明二极管常亮，二是不论白天还是夜间照明二极管不亮。若是常亮，故障在照明电源控制电路中，如光敏电阻阻值变小或Q9漏电，造成Q8误导通，不间断为照明电路提供电源；若是不亮，主要是照明电源控制电路发生开路故障，如光敏电阻阻值变大或开路，Q8、Q9开路，照明电路串联的发光二极管开路等。由于照明电路采用6对二极管串联分压式连接，若一对二极管失效，就会引起整个照明电路电流中断，造成不亮故障。
     可采用遮住或打开照向光敏电阻R33的光线，同时测量Q8集电极电压的方法，来判断故障范围。正常情况下，有光线照射R33时Q8集电极电压为0V；无光线照射R33时Q8的集电极电压为11V左右。如果Q8集电极电压正常，照明二极管仍不亮，故障在照明发光二极管电路中，否则故障在照明电源控制电路中。
     在整个楼宇系统维修中，还可采用代换的方法，以迅速确定故障范围。一栋楼宇，往往有几个防盗门，大多采用相同的楼宇对讲系统，而一个对讲系统中又有多个分机。检修时可用其他单元楼宇对讲系统中的正常主机代换故障系统的主机，用本系统正常的分机代换故障分机的方法，以确定故障范围。如果怀疑主机电路故障，且在楼宇防盗门上检修主机不方便时，可将故障系统的电源、主机、电控锁、分机拆下，拿到维修部维修，按照图2所示将各部分用导线连接好，进行检测维修。