四線制可視對(duì)講門鈴的原理分析與故障檢修

近年來，可視門鈴對(duì)講系統(tǒng)是智能建筑小區(qū)的基本配置。由于市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，可視對(duì)講門鈴產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家眾多，介人該行業(yè)的生產(chǎn)商能力參差不齊，所以市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)很激烈。技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)和新技術(shù)的不斷引人，使得產(chǎn)品功能出現(xiàn)多元化，成本會(huì)進(jìn)一步降低，使可視對(duì)講門鈴市場(chǎng)繼續(xù)擴(kuò)大。然而書店的工具書對(duì)可視對(duì)講門鈴的原理及維修方面的介紹少之又少，加之各廠家設(shè)計(jì)方案及原理的保密，使得維修工作者要想得到一份完整的可視對(duì)講門鈴原理圖更是難上加難，下面以一款別墅型四線制可視對(duì)講門鈴為例，介紹其基本原理及維修。

一、4線制可視對(duì)講門鈴組成框圖

4線可視對(duì)講門鈴組成框圖如圖1所示，共4條傳輸線，其中紅色線為主電源B+(電源正極)，黑色線為整機(jī)接地線(電源負(fù)極)，藍(lán)色線為音頻傳輸線(通話聲音信號(hào)傳輸線)，黃色線為視頻傳輸線(即為圖像信號(hào)傳輸線)。
二、可視對(duì)講門鈴工作原理分析
1.電源電路原理分析

SM8013B內(nèi)部原理框圖如圖2所示，電路如圖3所示，AC220V的市電通過F1保險(xiǎn)管，經(jīng)由CX1、L1A抗干擾電路濾除電磁干擾，經(jīng)過負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻HT1限流，再經(jīng)4個(gè)1N4007 BR1組成的橋式電路整流.C1濾波，電阻R1降壓后加到SM8013B的供電端第②腳，為SM8013提供啟動(dòng)電壓，電路啟動(dòng)后變壓器的副繞組①-②經(jīng)D1整流，C2濾波為SM8013B提供正常工作電壓;同時(shí)經(jīng)過內(nèi)部的電源檢測(cè)電路及過壓保護(hù)電路確認(rèn)是否過壓，過壓保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。由SM8013B的①腳輸出端輸出正向驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)開關(guān)管Q1，電阻R4是限流電阻，防止注人Q1正向柵極電流超出控制器所允許的輸出電流。Q1導(dǎo)通截止的頻率，直接影響到輸出電壓的高低。R7為電流取樣電阻，該電阻兩端的壓降經(jīng)過R6加載到SM8013的電流取樣SENSE第4腳，不僅可實(shí)現(xiàn)脈沖限流，還可限制輸出功率。

變壓器輸出的電壓經(jīng)過D3整流，C5濾波及R11 R12分壓取樣，為精密并聯(lián)穩(wěn)壓器U3(TL431 )提供參考電壓，并通過光電隔離方式反饋到SM8013B的第⑦腳誤差放大器輸人端，以調(diào)節(jié)控制輸出方波占空比來穩(wěn)定輸出電壓。R5接在基準(zhǔn)振蕩頻率設(shè)置腳RI第⑤腳，通過調(diào)節(jié)連接在RI和GND之間的R5電阻來改變PWM頻率。

該電源電路主要是以SM8013B為主控制芯片，它是一個(gè)高性能的電流型PWM控制芯片，通過驅(qū)動(dòng)外部高壓MOSFET管，組成大功率的開關(guān)電源。它有很小的啟動(dòng)電流和工作電流，保證較低的待機(jī)功耗和很高的工作效率。通過調(diào)整外圍器件，改變PWM工作頻率，使之滿足各種客戶的需要?？蛰d或者輕載的情況下，芯片會(huì)降低PWM工作頻率(>22kHz)，從而進(jìn)一步降低開關(guān)損耗。

SM8013B還擁有性能優(yōu)異的過電流保護(hù)(OCP)、過載保護(hù)(OLP)、芯片VDD過壓鉗位和欠壓鎖定功能(UVLO)。同時(shí)芯片驅(qū)動(dòng)輸出最大電壓保持在18V，保證外部高壓MOSFET管安全可靠地工作。內(nèi)部抖頻功能，保證電源系統(tǒng)有很好的EMI性能。
2.室內(nèi)機(jī)的工作原理(如圖4所示)

(1)CD4013BE的工作原理
CD4013BE由兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個(gè)觸發(fā)器有獨(dú)立的數(shù)據(jù)、置位、復(fù)位、時(shí)鐘輸入和Q及Q非輸出。此器件可用作移位寄存器，且通過將Q輸出連接到數(shù)據(jù)輸人，可用作計(jì)數(shù)器和觸發(fā)器。在時(shí)鐘上升沿觸發(fā)時(shí)，加在D輸人端的邏輯電平傳送到Q輸出端。置位和復(fù)位與時(shí)鐘無關(guān)，而分別由置位或復(fù)位線上的高電平完成。
(2)室外機(jī)叫門工作過程
SW-PB輕觸開關(guān)一端接負(fù)極 ，當(dāng)室外機(jī)有人按下叫門鍵sw-PB時(shí)，SW-PB一按一放，觸發(fā)線上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由9V高電平拉低到0V的脈沖，瞬間經(jīng)過室內(nèi)機(jī)D6拉低CD4013BE的第11腳電平，再經(jīng)過D觸發(fā)器內(nèi)部的翻轉(zhuǎn)，使CD4013BE的第13腳輸出高電平，經(jīng)過R33送給CD4013BE第3腳，經(jīng)過D觸發(fā)器內(nèi)部的翻轉(zhuǎn)，使CD4013BE的第①腳輸出高電平，至此室外機(jī)叫廣]過程完成。
(3)室內(nèi)機(jī)啟動(dòng)過程
1)當(dāng)室外機(jī)有人按下叫門鍵后，CD4013BE的第11腳由9V高電平變?yōu)?V再跳回V形成一個(gè)脈沖信號(hào)，此時(shí)cD4013BE的第12腳也由于CD4013BE的第11腳的變化，也輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，瞬間拉低Q3的基極電平，使Q3導(dǎo)通，令音樂IC第②腳得到一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，音樂IC發(fā)出“叮咚-叮咚”的叫門聲。
2)在室內(nèi)機(jī)發(fā)出叫門聲的同時(shí)，CD4013BE的第①腳也由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，?jīng)R25使Q11導(dǎo)通，Q11導(dǎo)通的同時(shí)也拉低了Q10基極的電壓，使Q10導(dǎo)通;令從電源適配器來的電壓得以通過Q10來到Q4的發(fā)射極;Q8因R21的供電而導(dǎo)通，同時(shí)拉低Q4的基極電壓，令Q4的發(fā)射極和集電極導(dǎo)通，從集電極輸出電源適配器送來的電壓;Q4輸出的電壓經(jīng)過R23、VR2、R32分壓取樣，為精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431提供參考電壓，并通過Q8直接反饋到Q4的基極，調(diào)節(jié)Q4的導(dǎo)通頻率，控制輸出方波占空比來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。穩(wěn)定后的電壓一. 路經(jīng)D411送到室外機(jī)，給室外機(jī)的主板以及攝像頭供電;另一路直接供給室內(nèi)機(jī)的顯示模組，使顯示模組工作。
(4)通話對(duì)講過程
電源適配器送來的電壓一路供給模組及室外機(jī)，另一路通過7809穩(wěn)壓輸出分為兩路供電，一路再通過78L05穩(wěn)壓輸出供給音樂IC及其周邊;另一路直接供給CD4013BE和通話電路。
室內(nèi)機(jī)部分工作原理如下:7809穩(wěn)壓后的9V電壓經(jīng)過K1B轉(zhuǎn)切，經(jīng)R13給通話部分供電。電壓經(jīng)R9、R8、R7限流分壓后給咪頭供電，咪頭拾取到的音頻信號(hào)經(jīng)過C4耦和再到Q1和Q2兩級(jí)放大，經(jīng)R3、C5音頻線傳輸?shù)绞彝鈾C(jī)，同時(shí)室外機(jī)傳來的音頻信號(hào)經(jīng)C5 R3送到LM358的第③腳，經(jīng)內(nèi)部放大后經(jīng)C3驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。Q1和Q2兩級(jí)放大音頻信號(hào)一路經(jīng)R3、C5送到室外機(jī)，另一路經(jīng)R4到LM358的第②腳，作為負(fù)反饋信號(hào)抑制LM358，防止室內(nèi)機(jī)本身MIC信號(hào)進(jìn)入第③腳的放大，以防止產(chǎn)生回輸。另一方面，室外機(jī)傳來的音頻信號(hào)，從LM358第③腳輸人，經(jīng)LM358放大后從LM358第①腳輸出，經(jīng)C3后驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出聲音;另一路經(jīng)R1反饋到LM358的第②腳，以保持驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的音頻信號(hào)穩(wěn)定。

(5)開鎖過程
按下開鎖鍵sw輕觸開關(guān)，電源通過R17給C17充電的同時(shí)，經(jīng)過RV1給Q6基極供電，Q6導(dǎo)通拉低Q7的基極電壓，使Q7的發(fā)射極與集電極導(dǎo)通，電壓通過Q7的發(fā)射極與集電極給繼電器JD線圈.上電，繼電器閉合，從而達(dá)到開鎖的目的。調(diào)節(jié)RV1的阻值，可以改變.C17的放電時(shí)間，從而達(dá)到延長(zhǎng)開鎖時(shí)間的目的。
(6)圖像傳輸
圖像是從室外機(jī)的攝像頭經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，以及IC內(nèi)部對(duì)圖像信號(hào)的處理，最后輸出視頻信號(hào)，經(jīng)過視頻傳輸線直接傳送到室內(nèi)機(jī)的顯示模組上，由顯示模組把圖像還原出來。
3.室外機(jī)的工作原理分析
相對(duì)于室內(nèi)機(jī)，室外機(jī)顯得簡(jiǎn)單得多。當(dāng)按下室外機(jī)叫門鍵SW-PB后，經(jīng)過觸發(fā)線為CD4013BE的第①腳送去一個(gè)脈沖信號(hào)，從而使室內(nèi)機(jī)從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_機(jī)狀態(tài)，并為室外機(jī)提供工作電源vCC，其觸發(fā)工作過程詳見室內(nèi)機(jī)的工作原理分析(2)、(3)。

室外機(jī)原理圖如圖5所示，VCC經(jīng)室外機(jī)R18、R9、R10分壓后給咪頭供電，咪頭拾取到的音頻信號(hào)經(jīng)過C7耦合再到Q5和Q6兩級(jí)放大，經(jīng)C11、PR1和電容C14耦合，把音頻信號(hào)通過音頻線傳輸?shù)绞覂?nèi)機(jī)，同時(shí)室內(nèi)機(jī)傳來的音頻信號(hào)經(jīng)電容C14 PR1送到LM358的第⑥腳，經(jīng)內(nèi)部放大后，經(jīng)R20、C10輸送到LM386的第③腳進(jìn)行放大最后從LM386的第⑤腳輸出經(jīng)R7、C5驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。

三、可視對(duì)講門鈴常見故障的維修
1.可視對(duì)講門鈴不通電
(1)首先檢查電源適配器是否有正常的電壓輸出，正常為DC 12V~18V，如果沒有則查看系統(tǒng)電源的保險(xiǎn)是否已燒毀。
(2)檢測(cè)室內(nèi)機(jī)DC插座與電源DC插頭是否已插好，各個(gè)接線線路中間是否有開路或短路。

（3）檢查線路中的電源正負(fù)極是否短路。
（4）電源適配器電源故障：檢查220V交流輸入端和DC輸出電路。
2.可呼叫時(shí)講，但無視頻顯示
（1）從室內(nèi)到室外機(jī)的視頻連接線是否正確無誤，有無與其他線交叉或短路。
（2）室外機(jī)攝像頭是否工作，是否有視頻輸出（可用萬用表量電壓，或用示波器測(cè)視頻波形）。
（3）查室內(nèi)機(jī)顯示模組是否工作正常。
3.不可呼叫對(duì)講，但視頻能開啟有圖像
（1）檢查室內(nèi)機(jī)到室外機(jī)的音頻線（觸發(fā)線是否開路）。
（2）用萬用表測(cè)SW -PB的兩端，壓下SW-PB后查看阻值是否無窮大（輕觸開關(guān)經(jīng)常按，容易磨損，造成接觸不良）。
4.室內(nèi)機(jī)室外機(jī)能工作，但室內(nèi)機(jī)叫門不響鈴聲
故障現(xiàn)象：按室外機(jī)叫門鍵，室內(nèi)室外機(jī)通話正常，圖像正常，但按室外機(jī)叫門鍵，室內(nèi)機(jī)沒有叫門鈴音輸出。
分析原因：室外機(jī)叫門鍵正常，室內(nèi)室外機(jī)通話正常，圖像正常，說明故障與室內(nèi)機(jī)室外機(jī)連線以及室外機(jī)無關(guān)，重點(diǎn)應(yīng)檢查室內(nèi)機(jī)的鈴音電路部分。
經(jīng)查，室外機(jī)叫門瞬間，CD4013BE第12腳有電平輸出，且Q3工作正常，DZ1工作正常，懷疑是叮咚IC工作不正常，即用示波器測(cè)叮咚IC①腳，發(fā)現(xiàn)叮咚IC①腳波形輸出正常，隨后用探頭觸擊放大器LM386的第③腳，發(fā)現(xiàn)喇叭有電流聲發(fā)出，用探頭觸擊R16的兩端，發(fā)現(xiàn)喇叭仍然有電流聲發(fā)出，最后確認(rèn)問題出現(xiàn)在電容C12上，把C12拆下測(cè)量無容量，阻值無窮大，正明C12已開路，用同規(guī)格新的電容換上，按下室外機(jī)叫門鍵，室內(nèi)機(jī)發(fā)出“叮咚-叮咚”的叫門鈴聲，故障排除。
5.室內(nèi)機(jī)不能自動(dòng)關(guān)機(jī)
故障現(xiàn)象：室內(nèi)室外機(jī)工作正常，通話正常、圖像正常，室內(nèi)機(jī)開機(jī)后不能自動(dòng)關(guān)機(jī)。
分析原因：室內(nèi)機(jī)開機(jī)后不能自動(dòng)關(guān)機(jī)，間題出現(xiàn)在自動(dòng)關(guān)機(jī)電路上。
自動(dòng)關(guān)機(jī)電路由R37 、 C24 、D10、R36組成，開機(jī)后CD4013BE第①腳有約9V的電壓經(jīng)過R37給C24充電，再經(jīng)過D10供到CD4013BE第④腳上，當(dāng)CD4013BE第④腳電壓升到約3.5V左右時(shí)，促使D觸發(fā)器復(fù)位，CD4013BE第①腳變?yōu)榈碗娖?，從而達(dá)到自動(dòng)關(guān)機(jī)的效果。
開機(jī)后經(jīng)測(cè)量R37、D10、C24的公共端有電壓，且在逐步升高，但始終無法自動(dòng)關(guān)機(jī)，誤認(rèn)為是CD4013BE損壞，直接在CD4013BE第④腳加上高電平試驗(yàn)時(shí)，第④腳加上高電平后能立即關(guān)機(jī)，證明CD4013BE并沒有損壞；但CD4013BE第④腳電壓始終在2.5V左右，升不到3.5V，隨后分別檢查R37 、 R36的阻值，未見異常，又檢查D10，其正反向的阻值正常，最后判定問題出在電容C24上，把C24拆下測(cè)量發(fā)現(xiàn)漏電嚴(yán)重，換上新的同規(guī)格參數(shù)的電容后故障排除。
總結(jié)：可以看出室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的通話電路參數(shù)是基本一致的，它們的工作方式是相互對(duì)稱的，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的半雙工通話音頻電路；無論什么牌子的可視對(duì)講門鈴工作原理都一樣，它其實(shí)就是一個(gè)攝像頭加顯示器，一個(gè)雙向?qū)χv機(jī)，待機(jī)時(shí)客人只要按一下室外機(jī)觸發(fā)按鈕后，屋內(nèi)的顯示器就會(huì)自動(dòng)接通攝像頭視訊信號(hào)，并且叮咚聲也會(huì)自動(dòng)響起，待室內(nèi)機(jī)（主人）執(zhí)行接聽后，再執(zhí)行后續(xù)是否開鎖動(dòng)作，這是它的工作原理，也是一個(gè)簡(jiǎn)明的維修思路。