Всё о модемных реле.

Сентябрь, #9(72)/2008 Журнал iXBT.com. Находится в печати!

Введение

В модемах USRobotics, как правило, используется один из двух типов реле: восьминожечное ("большое") или шестиножечное ("маленькое"). Маленькое можно найти в большинстве модемов USRobotics Sportster. Оно имеет одну контактную группу на два положения. У большого реле две контактные группы и используется оно в основном в моделях Courier V.Everything (Int/Ext) и некоторых моделях Sportster 14400 (Int/Ext), причем в последних большое реле иногда включено достаточно извратным способом - одна контактная группа работает только на замыкание, а вторая - только на размыкание. Оба типа реле имеют номинальное напряжение срабатывания 5 вольт. Вот их схематическое изображение (вид сверху):

Схема "большого" реле

Схема "маленького" реле

Некоторые модели модемов USRobotics имеют два и более реле, например, одно для коммутации линии, другое для набора номера, а третье - для работы в голосовом режиме. Здесь мы рассмотрим "классический" вариант модема - с одним реле.

Схемы включения реле для разных моделей различна, хотя принцип один. Реле коммутирует только один телефонный провод, даже если у него две пары контактов. Вторая пара контактов может быть использована для отключения цепи детектора звонков при "поднятии трубки" (необходимость и полезность этого действия мне кажется весьма сомнительными, но так делается). Вот так, например, выглядит схема включения реле во внешнем Courier V.Everything (вид сверху):

Одним из существенных недостатков штатных реле является шум при срабатывании. Особенно эта проблема присуща топорным китайским поделкам. Кроме того, контакты реле могут выгорать и слипаться при работе в нештатных условиях (броски напряжения в линии, грозы, педально-весельные АТС и пр.) Если еще вспомнить, что, по сути, реле - система с движущимися частями, которые когда-нибудь сломаются :) , то необходимость замены их чем-то другим очевидна.

Хотя, если Вы хотите только одного - избавиться от назойливого треска - тупо выпаяйте реле (о том, как это сделать, будет написано ниже), удлините его ножки проводами, обмотайте поролоном и припаяйте провода на плату модема (естественно, точно следуя схеме включения). Метод не самый нормальный, но самый простой и зачастую приносящий удовлетворение :) Если Вы считаете, что эта технология - не то, что Вам нужно, читайте дальше.

При замене одного типа реле на реле другого типа необходимо точно представлять себе схемы их включения, чтобы не испортить модем.

Существует три основных варианта замены штатного реле:

1. Герконовое реле.
2. Схема на оптронах и транзисторах.
3. Электронный ключ.

Сразу скажу, что последний вариант мне представляется самым нормальным и удобным. Тем не менее, рассмотрим каждый из вариантов.

Установка герконового реле

Еще в двадцатом веке, тогда в еще CCCP, люди, борясь с шумом модемных реле, предпочитали ставшее уже классическим решение - установку герконового реле РЭС-55 (с напряжением срабатывания 5v). Выбор был продиктован простотой и безальтернативностью.

Схема герконового реле типа РЭС-55

Нетрудно догадаться, как именно поставить такое реле вместо штатного. Необходимо лишь помнить, что напряжение срабатывания такого реле должно быть 5 вольт. Если же свежеустановленное реле не желает работать, умные люди советуют поменять местами выводы реле с той его стороны, где их два (на рисунке справа).

Замечу, что я сам никогда не ставил герконовые реле, и никому не советовал бы их устанавливать в свои (и не свои) модемы. И тому есть несколько весомых причин (о которых я уже писал):

1. не всегда удается найти реле с подходящим напряжением срабатывания - возможен нечеткий набор номера
2. контакты геркона не рассчитаны на коммутацию довольно высокого напряжения телефонной линии - 60 (а то и больше) вольт (против 36 по паспорту реле)
3. контакты реле со временем обгорают или свариваются (как и у штатного электромеханического)
4. герконовое реле не позволяет организовать независимое управление гнездом параллельного телефона - в нем один управляемый контакт
5. герконовое реле при работе все равно щелкает

Замена реле на оптронно-транзисторную схему

Следующей вехой в эволюции методов "глушения" реле стали схемы на рассыпухе, которые, с одной стороны, работали надежно и бесшумно, а с другой - являлись полным отстоем в плане НЕ простоты реализации. Здесь я не буду приводить этих схем (какой смысл уродоваться и собирать эту порнографию, когда даже в Мухосранске можно заказать через какой-нибудь .net или с оказией нормальный электронный ключ). Если же Вас тянет поизвращаться, качайте схему. Автор (кто - не знаю) клялся, что работает...

Установка электронного ключа

Оптоэлектронное МОП-реле состоит из инфракрасного светодиода, фоточувствительной схемы, и МОП-транзисторов. Фоточувствительная схема содержит линейку из фотодиодов и схему разряда затворов МОП-транзисторов. При освещении светодиодом она вырабатывает напряжение, необходимое для включения МОП-транзисторов, у которых затворы и истоки соединены вместе. Такое включение транзисторов обеспечивает возможность коммутации как постоянного, так и переменного напряжения. Конструктивно МОП-реле малой мощности выполняется в 6-ти или 8-ми выводных DIP-корпусах.

Оптоэлектронное реле или электронный ключ (который, в общем-то, и называют бесшумным реле) является самой простой, надежной и разумной альтернативой штатному монстру. Электронных ключей, подходящих по параметрам для коммутации телефонных линий - море. Из импортных можно взять, например, LBA110. Но я, как истинный патриот своей горячо "любимой" родины, поддерживаю российского производителя :) и использую K293KП9Б(В) или (что то же самое) 5П14.9Б(В).

5П14.9 выполняется в корпусе DIP-8 и имеет одну нормально замкнутую и одну нормально разомкнутую контактную группу. Напряжение коммутации - 230v (индекс Б) и 400v (B). Ток коммутации - 100 mA. Выходное сопротивление - 25 Ом. Очевидно, что лучше ставить чипы с индексом "B", как способные "пережить" большее напряжение.

Схема оптоэлектронного реле 5П14.9

Как видно из схемы, 5П14.9 - полный аналог маленького реле, если учесть, что управляющее напряжение на вход нужно подавать через резистор 300-600 Ом. Также необходимо соблюдать полярность подключения управляющих входов оптоэлектронного реле - в отличие от штатного электромеханического реле, оптоэлектронному не безразлична полярность управляющего сигнала.

Зато у оптореле есть один гигантский плюс (кроме бесшумности, конечно) - оно имеет две независимые группы контактов, что позволяет сделать независимое управление гнездом параллельного телефона в модеме (для этого модем должен быть оснащен соответствующей прошивкой).

Ниже приведены примерные схемы применения оптоэлектронного реле для модемов в двух вариантах - с зависимым и независимым управлением гнездом параллельного телефона. Первая схема представляет собой абсолютно полный функциональный аналог маленького штатного реле. Это значит, что эту схему можно напрямую подключать вместо штатного реле (естественно, соблюдая схемное соответствие).

Зависимое управление

Независимое управление

Здесь "НР" - нормально разомкнутая группа контактов, "НЗ" - нормально замкнутая группа контактов, ".. control" - управляющее напряжение.

Далее рассмотрим конкретные схемы включения 5П14.9 в модемы. Все нижеследующие рисунки будут представлять собой схематические изображения посадочных мест на плате модема для штатного реле. Цифры около отверстий - это номера выводов чипа 5П14.9, которые нужно соединить с этими отверстиями. Изображение резистора на этих рисунках указывает, куда именно на плате модема и к какой ножке чипа оптореле должен подпаиваться резистор, ограничивающий управляющий ток. Реле - вид сверху.

Замена маленького реле

Есть два варианта подключения реле с зависимым управлением, выбор зависит от полярности управляющего напряжения. Наличие перемычки между точками 6 и 8 (5 и 7) обязательно. Она почти всегда присутствует на печатной плате. Если ее нет - припаять провод. У чипа отгибаются "под себя" соответствующие ноги. Остальные как раз входят в монтажные отверстия от реле. Резистор - планарный, вешается непосредственно на ноги чипа.

Вариант 1. У чипа отгибаются ноги 1,3,6,8.

Вариант 2. У чипа отгибаются ноги 2,4,5,7.

Установка реле с возможностью управления гнездом параллельного телефона (для апгрейженных модемов 20.16MHz, проверено как минимум на внутренних моделях 0350 и 0286):

Вариант с независимым управлением.
У чипа отгибаются ноги 2,3,4,5,7

При таком включении ножка 4 чипа 5П14.9 в модемах моделей 0286 и 0350 должна быть соединена с 4 ногой оптопары U24 (c длинной дорожкой, идущей в сторону DSP под трансформатором. Эта нога - левая нижняя, если положить модем разъемом "к себе"). Если не понятно - смотрите фотографию. Место контакта выделено красным кружком.

Для других моделей курьеров четвертую ногу оптореле следует соединить с 38-й ногой чипа NEC.

Замена большого реле

1. Замена реле у модемов типа Sportster 1993-1994 года.

У микросхемы отгибаются контакты 5 и 8 под углом 90 градусов наружу и впаиваются в дырки от реле. Контакты 6 и 7 соединяются вместе и подпаиваются проводком к указанной точке.

Схема для Sportster 1993-1994 года

2. Замена реле во внешних Courier V.Everything (не International)

Вариант 1 (один чип). При таком включении отсутствует возможность программно отключать параллельный телефон. Перемычка у точки 5 обязательна. Следует обратить внимание на тот факт, что к телефонной линии постоянно подключена цепь детектора звонков. Судя по опыту, этот факт не влияет на качество соединения.

Вариант 1
(зависимое управление гнездом параллельного телефона)

Вариант 2 (один чип). Такое включение позволяет программно управлять гнездом параллельного телефона (если прошивка поддерживает эту фичу). Цепь детектора звонков тоже постоянно подключена к линии.

Ножка 2 микросхемы загибается и соединяются с 3, а 7-ая с 6-ой соответственно, после чего микросхема припаивается ножками 3 и 6 в дырки от реле. Резисторы впаиваются в соответствующие отверстия. Остальное - навесным монтажом :)

Вариант 2
(независимое управление гнездом параллельного телефона)

Как уже говорилось, четвертую ногу оптореле (в данном случае через резистор) следует соединить с 38й ногой чипа NEC. Во внешних курьерах сигнал с 38-й ноги NEC приходит на один из контактов площадки около разделительного трансформатора - если положить модем светодиодами "к себе", деталями вверх, то слева ниже трансформатора Вы увидите два ряда отверстий. Нужный нам сигнал приходит на третий справа контакт в дальнем от нас ряду (ближе к трансформатору). Вот этот-то контакт нужно соединить с точкой, обозначенной на рисунке синей звездочкой.

Чтоб было понятно, на всякий случай приведу примерную картину. Нужная нам точка выделена синим цветом. Про 5 вольт на схеме - чисто для общего образования.

Точка съема сигнала управления гнездом параллельного телефона

Если этого рисунка мало для понимания, посмотрите на фотографию. Место нужного нам контакта выделено красным кружком и стрелкой.

Вариант 3 (два чипа). Эта схема также позволяет программно управлять параллельным телефоном, но цепь детектора звонков коммутируется так же, как и при штатном реле - то есть, когда "трубка опущена", цепь детектора звонков подключена к линии. При "подъеме трубки" модемом эта цепь отключается от телефонной линии и не вносит в линию искажений (можно подумать, что этими искажениями не стоит пренебречь). Короче, нижеследующая схема специально для любителей ненужных наворотов :) За основу возьмем схему из предыдущего варианта (Вариант 2) и вместо перемычки (красная линия, соединяющая 2 отверстия для реле) вставим еще один электронный ключ по следующей схеме:

Вариант 3 (с двумя оптореле)
(вариант с отключением цепи детектора звонков)

Синим цветом здесь обозначены номера ножек второго оптореле (в дополнение к схеме Варианта 2). Оставшуюся оптопару можно использовать, как Вам заблагорассудится :)

Как показывает практика, при установке любого реле, реализующего функцию независимого управления гнездом "Phone" в модемах Courier V.Everything, при включении питания модема или его инициализации командой ATZ! происходит кратковременное отключение гнезда "Phone" от линии. В результате, если Вы говорили по телефону, включенному в гнездо "Phone" модема, Ваш разговор будет оборван :(

Такая ситуация наблюдается на всех модемах Courier V.Everything (речь идет о модемах выпуска до 2000г), с любыми прошивками. Но из этого правила существуют исключения - в некоторых модемах гнездо "Phone" не "передергивается" вообще, если у Вас в модеме установлена прошивка AVC версий выше 2.1.8 (http://www.usrmodem.ru).

К сожалению, я не могу сказать точно, в каком случае проблема будет присутствовать - закономерность изучается. Есть мнение, что наличие проблемы зависит от типа флеш-памяти модема (и, соответственно, содержимого бут-блока).

Вот, вроде и всё, что можно рассказать про модемные реле. Естественно, данные методы применимы с соответствующими поправками не только для любых модемов USRobotics, но и вообще для всего, где есть подобные реле.

Еще раз хочу напомнить - в любом случае Вы должны представлять себе не только последовательность и смысл своих действий, но и возможные их последствия.

Теперь немного про технологию выпаивания штатного реле с платы модема.

Есть много способов выпаивания подобных элементов, например: с помощью оплетки, отсоса, специальных насадок и т.п. Я же считаю, что самыми нормальными в наших условиях являются лишь два способа - с помощью иглы от медицинского шприца и с помощью строительного электрофена (или, что наиболее круто, с применением паяльной станции).

Учитывая то, что обычные люди, как правило, не держат у себя под боком паяльную станцию или строительный фен и вряд ли решатся на покупку оных ради демонтажа одной детальки, рассмотрим только методику демонтажа элементов в DIP корпусах и им подобных с помощью иглы от шприца.

Для начала нужно найти иглу, которая бы относительно свободно налезала на ножку демонтируемого элемента и в тоже время также свободно проходила в отверстие на плате под этот элемент. Поскольку диапазон диаметров игл, продаваемых в аптеках, небольшой, нужная игла будет найдена Вами быстро.

Далее нужно отрезать у иглы кончик (с острой стороны), так, чтобы она стала не иглой, а своеобразной трубкой. Отрезать лучше всего острым скальпелем, резаком для бумаги или, на худой конец, ножом. При этом нужно с небольшим нажимом прижать скальпелем иглу к твердой ровной поверхности (стол?) и "сделать несколько кругов", чтоб появился видимый след от скальпеля. После этого, как правило, кончик иглы легко отламывается.

Идея описываемого метода, как Вы уже догадались, состоит в том, чтобы отделить ножку выпаиваемого элемента от стенок отверстия в плате посредством введения между ними той самой иглы.

Всё очень просто - кладём плату деталями вниз (или как угодно, лишь бы был доступ к обратной стороне платы). Затем выравниваем ножки демонтируемого элемента, если они погнуты. Неплохо было бы также смазать места пайки с обеих сторон платы спиртовым раствором канифоли (сметанообразной консистенции) или чего-нибудь подобного. Далее начинаем собственно демонтаж: прогреваем паяльником место пайки и, как только припой расплавится, "надеваем" иглу на ножку элемента и проталкиваем ее до упора, после чего делаем несколько вращательных движений вокруг оси иглы.

Вращать иглу нужно аккуратно, чтобы не оторвать ножку от элемента - при застывании припоя может получиться довольно прочное соединение иглы и ножки. Если игла "припаялась", просто нагрейте паяльником место ее вхождения в плату, вытащите её и повторите попытку. Вы должны добиться того, чтобы после застывания припоя можно было вытащить иглу из платы.

Если всё сделано правильно, ножка элемента будет болтаться в отверстии платы. При обработке таким образом всех ножек элемента, после нагрева последней ножки элемент просто вывалится из платы. Чего, собственно, и добивались :)

Не огорчайтесь, если что-то не получится с первого раза. Потренируйтесь на чем-нибудь - и успех обеспечен!