GLI IMPIANTI CITOFONICI Caratteristiche generali Un normale apparecchio citofonico è costituito da una base e da un microtelefono. All'interno della base sono collocati gli elementi di segnalazione e di manovra, i relativi collegamenti e i morsetti di connessione all'impianto (figura sotto). Il microtelefono, ossia l'elemento mobile del citofono, contiene due trasduttori elettroacustici: un microfono e un ricevitore. Questi sono collocati entro apposite sedi ricavate alle estremità dell'impugnatura e sono collegati al circuito elettrico della base mediante un cavetto flessibile multifilare (cordone). Nella posizione di riposo il microtelefono è appoggiato sulla calotta della base in corrispondenza di un apposita sede d alloggiamento; da questa sporge una leva (o un gancio) la cui funzione è quella di azionare, mediante il peso del microtelefono, un pacco» di contatti elettrici fissati all'interno della base. Questi contatti hanno il compito di predisporre circuitalmente l'apparecchio per la conversazione (microtelefono sollevato) o per l attesa del segnale di chiamata (microtelefono appoggiato). Nella figura sotto è riportato lo schema di principio di un tipo di citofono corredato degli elementi essenziali. L'apparecchio è rappresentato nella condizione di riposo; il microfono M e il ricevitore R sono inattivi essendo i relativi contatti C aperti mentre la suoneria S è in grado di ricevere il segnale di chiamata. Sollevando il microtelefono la posizione dei contatti C s inverte, pertanto si chiude il circuito dei trasduttori e si apre il circuito della suoneria che rimane così inattiva per tutto il periodo della conversazione.
Microfono (*) Trasforma le onde sonore che riceve in oscillazioni elettriche. Può essere del tipo a carbone, elettromagnetico o magnetodinamico. Consideriamo solo quello a carbone. E' costituito da un contenitore riempito di granuli di carbone e chiuso da una sottile membrana metallica. Sotto la sollecitazione delle onde sonore, la membrana entra in vibrazione e comprime più o meno il carbone facendo variare la resistenza di contatto tra granulo e granulo e quindi la resistenza complessiva del carbone stesso (vedi figura a sotto). I microfoni a carbone lavorano in un campo di frequenza compreso fra 250 e 4000 Hz (che comprende ampiamente la banda di frequenza telefonica: 300 + 3400 Hz). Essi sono sempre affetti da un percepibile rumore di fondo, da una certa distorsione e da una particolare instabilità delle caratteristiche di funzionamento. Malgrado ciò trovano largo impiego in campo telefonico per il basso costo e l'elevata sensibilità. {*) In telefonia il microfono (come anche il ricevitore) viene costruito come elemento separato per renderne più agevole la sostituzione. Il dispositivo è inscatolato in un involucro metallico
RICEVITORI Ritrasforma in onde sonore le oscillazioni della corrente microfonica. Può essere di tipo elettromagnetico e magnetodinamico. Tratteremo solo quello elettromagnetico (per l altro diremo solo che sfrutta lo stesso principio di funzionamento delle casse acustiche) E' costituito essenzialmente da un magnete permanente su cui è avvolta una bobina di filo di rame (o due) e che ha di fronte una membrana» di materiale ferroso rigidamente fissata alle estremità. Il flusso generato dal magnete permanente esercita sulla membrana una forza di attrazione costante. La corrente microfonica che circola nella bobina genera un campo magnetico variabile che modula il flusso del magnete" permanente. Sulla membrana agisce perciò una forza di attrazione di intensità variabile che la pone in vibrazione dando luogo ad onde sonore che vengono trasmesse all'aria circostante (vedi figura a lato). Esistono in commercio ricevitori elettromagnetici privi di magnete permanente nei quali il campo magnetico costante è prodotto su un nucleo di ferro dolce dalla stessa corrente di alimentazione del circuito di conversazione. Questi trasduttori sono più economici, ma hanno una minore sensibilità rispetto ai precedenti; inoltre hanno l'inconveniente di risentire in modo sensibile delle variazioni della corrente di alimentazione del circuito. Parti componenti di un impianto
Qualsiasi impianto citofonico può essere suddiviso in tre parti fondamentali: -il circuito di conversazione telefonica (o " circuito fonico ): è costituito da tutti gli organi circuitali e dai relativi conduttori di collegamento mediante i quali è possibile effettuare il trasferimento elettroacustico dei suoni; -il circuito di chiamata: comprende gli elementi con cui ciascun apparecchio può inviare o ricevere una segnalazione acustica (o in alcuni casi otticoacustica) che possa indicare l'intenzione di un utente di effettuare un collegamento fonico; -i circuiti ausiliari: previsti nei casi in cui l'impianto oltre alle prestazioni telefoniche assolva funzioni di altro genere come il comando dell'elettroserratura, l'apertura elettrica del cancello, l'accensione delle luci nelle scale, ecc. Il circuito fonico merita una particolare trattazione per porre in evidenza le sue varie configurazioni e le diverse caratteristiche funzionali connesse a ciascuna di esse. Alcuni degli svariati circuiti ausiliari delle installazioni citofoniche verranno illustrati durante l'esposizione degli impianti di cui sono un caratteristico complemento. Collegamento serie a due fili
La corrente modulata dal microfono attraversa i ricevitori di entrambi gli apparecchi. Ne consegue che il suono viene percepito non solo da chi è in ascolto ma anche da chi sta parlando (effetto locale). Lo schema di principio di un collegamento a due fili serie è riportato a lato (non sono indicati i contatti di commutazione dei due gruppi tonici). Il circuito tonico a due fili presenta aspetti poco razionali che verranno esaminati in seguito. Tuttavia, per la sua estrema semplicità, viene utilizzato non solo per il collegamento di due apparecchi, ma pure in alcuni tipi di impianti a più utenti (vedi figura a lato). Un tipico esempio di applicazione si ha negli impianti centralizzati. Come si è detto questi impianti ammettono la conversazione tra un apparecchio principale ed un certo numero di apparecchi derivati. Le conversazioni avvengono su un'unica linea alla quale ciascun apparecchio può collegarsi semplicemente sollevando il proprio microtelefono, operazione questa che determina la chiusura del contatto C azionato dalla leva di commutazione del citofono stesso. La sorgente di alimentazione viene a trovarsi in serie all'apparecchio principale e pertanto quando questo è nella posizione di riposo l'intero impianto rimane inattivo. Ciò spiega perché i derivati non possono comunicare tra loro. Avviene però che mentre è in atto il collegamento l'apparecchio principale e uno dei derivati, qualsiasi altro può intervenire nella conversazione sollevando microtelefono del proprio apparecchio.
Collegamento a tre fili Nel circuito fonico a tre fili, la batteria alimenta due rami in parallelo. Ogni ramo comprende il microfono di un apparecchio e il ricevitore dell'altro. Ciò è messo in evidenza dallo schema di principio della figura sotto rappresentato, per semplicità, senza i contatti di commutazione presenti nel circuito. Con questa configurazione circuitale la corrente modulata da un microfono circola unicamente nel ricevitore dell'altro apparecchio. Rispetto al collegamento a due fili, questa soluzione, pur presentando un filo in più, offre il vantaggio di un migliore rendimento. Infatti, il segnale modulato da un microfono può giungere al ricevitore dell'altro apparecchio senza aver subito attenuazioni dovute al passaggio in altri trasduttori. L applicazione più comune del circuito fonico a tre fili si ha negli impianti di portiere elettrico, cioè in quegli impianti destinati a stabilire Il collegamento tra il portone d ingresso di un edificio e le unità di appartamento dello stesso. In linea di principio, comunque, il circuito a 3 fili può essere vantaggiosamente impiegato anche negli impianti centralizzati, specialmente se essi hanno linee di collegamento lunghe oppure operano in ambienti rumorosi. In queste particolari applicazioni, infatti, esso può offrire le stesse modalità di funzionamento del circuito a due fili, ma con prestazioni qualitativamente superiori. Nella figura sotto sono indicati gli schemi tipici dei circuiti fonici a tre fili relativi agli impianti di portiere elettrico ed agli impianti centralizzati ". I due schemi si differenziano unicamente nell'apparecchio principale che negli impianti di portiere elettrico non dispone dei contatti di commutazione essendo realizzato con uno speciale sistema a viva voce, ed è privo di microtelefono.
Effetto locale e instabilità acustica Il passaggio nel ricevitore delle correnti modulate dal microfono dello stesso apparecchio dà origine a un fenomeno denominato «effetto locale». Avviene cioè che chi parla sente nel ricevitore dell'apparecchio la propria voce e tutti i rumori dell'ambiente circostante. Questi ultimi arrivano all'orecchio con una certa amplificazione anche quando l'utente è in ascolto e quindi in ambienti rumorosi la conversazione può risultare eccessiva- mente disturbata. L'effetto locale non può essere eliminato completamente. Si deve, infatti, considerare che le migliori condizioni di trasmissione si hanno quando l'utente sente nel ricevitore la propria voce come la udrebbe in caso di conversazione diretta. Se l'effetto locale venisse annullato chi parla, non udendosi nel ricevitore, potrebbe dubitare del corretto funzionamento dell'impianto e tenderebbe a parlare più forte. Viceversa un effetto locale eccessivo lo porterebbe ad abbassare istintivamente la voce con conseguente riduzione del livello di trasmissione. In alcune installazioni citofoniche, così come nei telefoni della rete pubblica, l'effetto locale viene attenuato opportunamente mediante circuiti ausiliari detti appunto «circuiti antilocale». Essi hanno altresì lo scopo di evitare interferenze acustiche tra microfono e ricevitore. Può infatti accadere che le onde sonore uscenti da un ricevitore vadano ad interessare il microfono dello stesso apparecchio innescando una reazione acustica che genera onde sonore in permanenza e si manifesta con un fischio continuo (effetto Larsen). L'effetto locale è particolarmente sentito nei circuiti fonici a due fili perché in essi il microfono e il ricevitore di uno stesso apparecchio sono sempre collegati in serie e vengono attraversati dalla stessa corrente. Nei circuiti fonici a tre fili l'effetto locale risulta invece attenuato grazie alla particolare disposizione circuitale. Infatti la corrente modulata da un microfono percorre unicamente il ricevitore dell'altro apparecchio. Una manifestazione residua si ha comunque a causa delle cadute di tensione sulla linea della sorgente di alimentazione. Normalmente gli apparecchi citofonici non contengono dispositivi "antilocale" e pertanto il fenomeno viene tollerato, a vantaggio della semplicità ed economicità dell'apparecchio, se rimane entro limiti tali da rendere accettabile la trasmissione. In ambienti particolarmente rumorosi si dovranno comunque adottare opportuni accorgimenti (per esempio l'isolamento acustico della zona circostante gli apparecchi a mezzo di cabine a cupola del tipo usato per i telefoni dei locali pubblici). Anche il fenomeno dell'instabilità acustica (fischio), determinato dall'accoppiamento reattivo tra microfono e ricevitore, s innesca con più facilità nei circuiti fonici a due fili ed anche in presenza di apparecchi destinati a funzionare «a viva voce». Lo si può eliminare attenuando il livello dei segnali acustici generati dai trasduttori, oppure frapponendo tra microfono e ricevitori opportuni diaframmi fonoassorbenti.
SCHEMA DI UN IMPIANTO CON 2 CITOFONI INTERCOMUNICANTI CON CIRCUITO FONICO A 2 FILI A parte i ponticelli richiesti da questo schema (0^7 e 2^0^7) verificare che ci siano (altimenti li dovete fare) quelli tra i morsetti 3^7^4 sulla morsettiera dell'apparecchio utilizzato in laboratorio. Nell'alimentatore il morsetto - comprende già l'alternata mentre il morsetto +J non va considerato.
S C H E M A IM P IA N T O C O N 2 C IT O FO N I IN T E R C O M U N IC A N T I E C IR C U IT O FO N IC O A 3 F IL I