النظام ثنائي النغمة متعدد الترددات في الاتصالات DTMF

في الأيام الماضية، كان نظام الهاتف المحمول الخاص يتم تشغيله قديماً داخل غرفة تبديل الهاتف، حيث يمكن للمتصلين الهاتفيين رفع المكالمة، وكذلك المساعدة من خلال إعطاء التعليمات إلى المشغل لتوصيل خط النهاية الخاص بهم، حيث توفر هذه التقنية حلاً نهائياً لشركات الهاتف للتبديل التلقائي بين خطين.

ما هي النغمة المزدوجة متعددة التردد DTMF؟

النغمة المزدوجة متعددة الترددات “DTMF”: هو نوع واحد من أنظمة الإشارات المصممة لتحديد زر ضغط على لوحة مفاتيح “DTMF”، حيث يمكن تشكيل مفتاح من خلال الجمع بين نغمتين لموجة جيبية وهذه النغمات هي ترددات الصفوف، وكذلك الأعمدة التي يتم تمثيلها على لوحة مفاتيح “DTMF”، حيث ينشط الإشارات بعيدة المدى إلى المفتاح المدخل من خلال تردد الصوت.

في لوحة المفاتيح هذه، إذا نقرنا على أي مفتاح إدخال على الهاتف، فإنّه يقدم على الفور نغمتين من ترددات معينة، والنغمة الأولى هي نغمة عالية التردد، وكذلك النغمة الثانية هي نغمة منخفضة التردد كما يدل الجدول التالي إلى إشارات مختلفة ترسلها كلما نقرت على لوحة مفاتيح هاتفك المحمول.

هذه التقنية مهمه بشكل كبير في تغيير الإشارة التماثلية إلى إشارة رقمية بمساعدة وحدة فك ترميز “DTMF”، والتي تُستعمل بشكل متكرر في اتصالات الهاتف المحمول؛ لتعيين سلسلة نغمات “DTMF” من لوحة المفاتيح المحمولة المعتادة.

تُعد الإشارات ثنائية النغمة متعددة الترددات “DTMF” نظاماً يتم من خلاله استخدام النغمات الصوتية لتمثيل الأزرار التي يتم النقر عليها على لوحة المفاتيح، كما يُشار إليها كثيراً في الولايات المتحدة باسم نغمة اللمس، وبعد علامة “Touch-Tone” التجارية المستخدمة عند بدء الانتقال من الاتصال النبضي إلى “DTMF”، كما يتيح “DTMF” الإشارة إلى الأرقام من 0 إلى 9 بالإضافة إلى الأحرف “A” من خلال “D” والرموز “#” و”*”، وعدد قليل من لوحات المفاتيح الهاتفية تتضمن الأحرف، والتي تُستعمل عادةً للتحكم في الإشارات بواسطة شبكة الهاتف.

• “DTMF” هي اختصار لـ “Dual Tone Multi-Frequency”.

دائرة فك شفرات DTMF باستخدام IC M8870:

تتعرف دائرة وحدة فك التشفير “DTMF” على نغمة الهاتف من خط الهاتف، وبعد ذلك تقوم بفك تشفير المفتاح المضغوط على لوحة مفاتيح الهاتف، كما يمكن تصميم هذه الدائرة باستعمال وحدة فك ترميز “IC MT8870DE” للتعرف على مؤشرات “DTMF”، حيث تقوم وحدة “IC” الخاصة بفك التشفير في القيام بفك تشفير مدخلات “DTMF” إلى خمسة مخرجات رقمية، كما يستخدم هذا “IC” تقنية العد الرقمي لتحديد ترددات النغمات، وكذلك لتأكيد اتصالها بالترددات العادية لـ “DTMF”.

تُعد نغمة “DTMF” بأنّها نوع من الاتصال أحادي الاتجاه بين المستعمل وغرفة تبديل الهاتف، كما يتضمن الاتصال بأكمله مخترع نغمة اللمس بالإضافة إلى وحدة فك ترميز النغمة، حيث يمكن وصل البتات التي تم فك تشفيرها بمعالج دقيق أو كمبيوتر للتطبيق المستقبلي.

كما تشتمل المكونات المطلوبة لهذه الدائرة بشكل أساسي على وحدة فك ترميز “M8870” ومقاومات أي “70 كيلو أوم” و”100 كيلو أوم” و”390 كيلو أوم”، وكذلك مكثفتان هما “0.1 درجة فهرنهايت” ومذبذب بلوري وهي “3.579545 ميجاهرتز”.

• “IC” هي اختتصار لـ “Integrated Circuit”.

آلية عمل دائرة فك التشفير متعدد الترددات مزدوجة النغمة:

يتم تفعيل نغمة مزدوجة متعددة الترددات عندما يصدر المتصل نغمة اتصال تحتوي ترددين، كما يتم نقلها من خلال وسائل الاتصال أو خط الهاتف، حيث تستعمل غرفة تبديل الهاتف وحدة فك ترميز “DTMF” لفك تشفير ترددات المتصل إلى رمز رقمي، وتُعد الرموز الرقمية هي عنوان المشترك في الوجهة، حيث سيتم الكشف عنه والتقدم فيه باستعمال جهاز كمبيوتر يقوم بتغيير المتصل إلى المشترك في النهاية.

تتضمن تطبيقات لوحات مفاتيح “DTMF” في الهواتف المحمولة والخطوط الأرضية، لذلك تُستعمل لوحة المفاتيح هذه للتعرف على الرقم الذي تم الاتصال به من قبل المتصل في غرف تبديل الهاتف، كما ينفرد مفكك الشفرة “DTMF” نغمات “DTMF” وينتج سلسلة ثنائية مساوية لمفتاح مدفوع في لوحة مفاتيح “DTMF”، حيث يمكن إنشاء الدائرة السابقة باستعمال وحدة فك ترميز “DTMF IC Encryption” أي “M8870” لفك تشفير نغمة لوحة المفاتيح للهاتف المحمول.

يمكن الضغط على الإشارات من “DTMF” مباشرةً باستعمال دبوس الميكروفون في الهاتف المحمول، كما يحتوي الميكروفون على كابلين هما سلك أحمر وسلك أخضر، وهنا السلك الأحمر يُعد بأنّه أحد مدخلات دائرة “DTMF”، حيث يستطيع معالجة إشارات سلك الميكروفون باستعمال وحدة فك التشفير “IC” لتصميم سلسلة ثنائية مثل “o / p” متوازي مثل “Q1″ و”Q2″ و”Q3” و”Q4″، والناتج الذي تم حل ترميزه لترددات الصف والعمود:

يشتمل مفكك الشفرة “IC M8870” على مضخم تشغيلي، حيث تتصل الإشارات في دبوس “pin” الميكروفون بـ “i / p” منقلب لمكبر تشغيلي، والذي يحمل في داخله عوامل في مجموعة فك التشفير “IC” عن طريق المقاوم “R” بالإضافة إلى مكثف “C”، كما يتم تزويد طرف “op-amp” غير العكسي إلى “pin-4” والجهد في “pin-4” هو “Vcc / 2”.

أمّا ناتج جهاز “op-amp” يحمل في ثناياه عوامل في وحدة فك التشفير “IC” هو “pin-3″، وتعطى إشارة الاستجابة عن طريق ربط “pin3” بمدخلات مقلوبة من “pin-2″، وباستخدام المقاوم “270 كيلو أوم”، حيث يتم تمرير مكبر الصوت التشغيلي عبر شبكة مرشح مثل المرشح المسبق ومرشح المجموعة المنخفضة وفلاتر المجموعة العالية.

تستخدم هذه المرشحات مكثفات مبدلة تجزء نغمات “DTMF” إلى إشارات فئات عالية ومنخفضة، كما أنّ قطاعات المعالجة الإضافية في “IC” هي كاشف الكود بالإضافة إلى دوائر كاشف التردد، حيث سيتم نقل التردد الذي يتم تحديده عبر هذه الكواشف، وكما سيتم إغلاق الكود الثنائي الناتج المكون من أربعة أرقام عند ناتج “M8870 IC”.

• “op-amp” هي اختتصار لـ “Operations amplifiers”.

اقتران الإشارة في DTMF:

يعمل “DTMF” عن طريق تخصيص “8 ترددات صوتية” مختلفة لصفوف وأعمدة لوحة المفاتيح، ويتم تخصيص إشارات عالية التردد للأعمدة الموجودة على لوحة المفاتيح، بينما يتم تخصيص إشارات منخفضة التردد للصفوف، وعندما تضغط على مفتاح يتوافق مع رقم أو رمز يولد الهاتف نغمة تجمع في نفس الوقت إشارة التردد العالي من العمود الموجود فيه هذا المفتاح مع إشارة التردد المنخفض للصف الموجود فيه.

وزوج الإشارة الفريد هذا يتم بعد ذلك إرساله عبر أسلاك الهاتف إلى مقسم الهاتف المحلي، حيث يتم فك تشفير الإشارتين لتحديد الأرقام التي تطلبها، لذلك عندما تضغط على المفتاح “5” في لوحة مفاتيح هاتفك يتم إرسال نغمة إشارة مجمعة من “1336 هرتز” و”770 هرتز” إلى شركة الهاتف، والتي تُعرف بعد ذلك أنّك ضغطت للتو على “5”، وبمجرد أن يتلقوا الرقم الكامل الذي طلبته يمكنهم تلقائياً توجيه مكالمتك إليه.

مزايا النغمة المزدوجة متعددة التردد DTMF:

• باستخدام “DTMF” يمكن الحصول على استجابة سريعة.

• إنّها ليست مكلفة لبناء.

• موثوقية عالية وكفاءة عالية.

• باستخدام مفتاح واحد نتحكم في ستة أجهزة.

• باستخدام “DTMF” يمكن للمرء التحكم في الأجهزة المنزلية لاسلكياً.

• سيتم تقليل استهلاك الطاقة وزيادة كفاءة الطاقة.

تطبيقات ثنائية النغمة متعددة الترددات DTMF:

• يتم اعتماد “DTMF” لتحديد الأرقام التي تم الاتصال بها في مراكز تحويل الهاتف.

• تستعمل “DTMF” لتشغيل أجهزة الإرسال عن بعد في المحطات الأرضية.

• تُعد “DTMF” قابلة للتطبيق في أنظمة الرد الصوتي التفاعلي والتشغيل الآلي للمنزل، وكذلك مراكز الاتصال وأنظمة الأمان، وكذلك فضلاً عن التطبيقات الصناعية.