Mobiltelefon

Im Zuge der Modernisierung der Telefonie treibt die Technik immer seltsamere Stilblüten: Eine drahtloses Telefon welches nicht nur Telefonieren sondern auch Text-Nachrichten senden/empfangen kann war der Anfang. Dann kam die Möglichkeit auch noch Fotos machen und diese Drahtlos irgendwo hinsenden zu können und jetzt muss auch noch die gesamte Musik-Sammlung auf dem Telefon Platz finden... Diese Entwicklung ist vom Standpunkt der Hersteller nur natürlich, denn irgendwas neues braucht man ja. Da aber dabei die Bedienbarkeit eines solchen Multimedia-Wunders immer stärker durch Aberhunderte von Menüs und Abfragen verringert wird, war meine Idee, diesem mit bescheidenen Mitteln etwas entgegenzusetzen. Das Mobil-Telefon wurde vor diesem Hintergrund erdacht, es stellt eine Kombination von bewährtem (einem Wählscheibentelefon) und moderner Technik (einem Sony-Ericsson GSM-Modul) dar. Zur Adaptierung der Telefon-Hardware wurde ein PIC-Basierte Adapterplatine entwickelt, welche die Wählscheiben-Impulse und die Gabelschalter-Stellung in Befehle für das GSM-Modul umsetzt, was sehr ähnlich wie ein konventionelles Telefon-Modem angesprochen wird.

Hardware

Wählscheibe

Grundsätzlich besteht eine Wählscheibe, oder auch Nummernschalter genannt, aus einer drehbaren Scheibe welche je nach Auslenkung beim zurücklaufen Wählimpulse erzeugt. Das Prinzip des Selbstwählgerätes wurden bereits um 1890 von Strowger und dessen Firma entwickelt und patentiert, die heutigen Nummernschalter gehen zurück auf ein Patent der deutschen Firma Siemens&Halske aus dem Jahre 1913.

Um ein solches Urgestein der Telefonie mit einem modernen GSM-Modul zu verbinden ist das Wissen um die elektrischen Eigenschaften eines solchen Nummernschalters wichtig. Daher hier eine kleine Einführung in die Funktionsweise des Nummernschalters im konventionellen Wählscheibentelefon nach dem Impuls-Wähl-Verfahren (IWV)::

GSM-Modul

Das eingesetzte GSM-Modul ist als Embedded-System gedacht, d.h. es eignet sich zum Einbau in komplexe Systeme wie Alarmanlagen, Brandmeldezentralen, Messstationen, usw. Ziel ist es meist eine Anlage über das Telefonsystem fernbedienen bzw. abfragen zu können, daher sind viele Funktionen des GSM-Moduls eigentlich eher für das industrielle Umfeld bzw. den Aussenbereich gedacht. So sind beispielsweise bereits ein TCP/IP Stack, Analog/Digitalwandler, Digitale Ein- und Ausgänge vorhandnen, welche in diesem Projekt nicht genutzt wurden. Ferner enthält das Gerät auch eine analoge Hörer-Schnittstelle. Diese kann zum Anschluss des Telefonhörers genutzt werden, die Pegel sind bereits entsprechend angepasst sodass hier quasi Plug and Play funktioniert. Die serielle RS-232-Schnittstelle des Moduls eignet sich hervorragend zum Anschluss eines Microcontrollers. Dieser übersetzt die Eingaben des Anwenders in AT-Befehle, welche vom GSM-Modul ausgeführt werden.

Adapterplatine

Die Adapterplatine besteht hauptsächlich aus zwei ICs, zum einen dem Microcontroller PIC16F84A und dem RS-232-Pegelanpasser MAX323. Der Microcontroller wurde so programmiert, daß dieser über einen Ausgangs-Pin einen RS-232 kompatiblen Sender simuliert. Diese Variante des PIC hat keine integrierte UART, sodass alle Ein- und Ausgaben im Programm durchgeführt werden (PIO). Dies führt dazu, daß auf die Implementation des RS-232-Empfanges verzichtet wurde. Die einzige genutzte Ausgabe des GSM-Moduls ist die Klingelanzeige, welche glücklicherweise auch über das RI (Ring-Indicator=Klingelanzeige) Signal der RS-232 in einfacher Form vorliegt. Die Klingelanzeige wird über eine Transistor-Schaltung an einen Summer weitergegeben, somit kann das Telefon klingeln.

Das Wählen gestaltet sich ein wenig schwieriger, da das GSM-Modul einen vollständigen Wählbefehl einschließlich einem Zeilenende erfordert, bevor es mit der Anwahl beginnt. Der Anwender ist jedoch von einem konventionellen Telefon gewohnt, daß nach dem wählen der letzten Ziffer der Wahlvorgang beendet ist. Leider ist das Ende eine Telefonnummer nicht wie beispielsweise in den Vereinigten Staaten durch die Anzahl der gewählten Ziffern zu erkennen. Dieses Problem ist in diesem Telefon wie folgt gelöst: Das Telefon wartet nach dem Abheben und jeder erkannten Ziffer eine definierte Zeitspanne (ca. 5 Sek.) auf die nächste Ziffer. Sollte nach Ablauf der Zeitspanne keine Ziffer erkannt werden, so wird die Nummer als vollständig angenommen und der Anwahlbefehl im GSM-Modul ausgeöst. Dies ist Eine einigermaßen akzeptable Lösung und ist auch für neue Anwender leicht verständlich.

Energieversorgung

Zur Versorgung des Telefons dient ein Nickel-Metallhydrid-Akkumatorpack mit 6 AA-Zellen, welcher ausreichende Spannung für das GSM-Modul und den Microcontroller zur Verfügung stellt. Die erreichte Batterie-Lebensdauer liegt bei ca. 20h Ruhezustand und etwa 2h Telefonie, hierbei wird die experimentelle Natur des Gerätes klar. Hier besteht definitiv noch Verbesserungsbedarf, vorzugsweise durch Benutzung von DC-Wandlern und evtl. Akkumulator-Zellen höherer Kapazität.

Ausführung

Die größten benötigten Teile (Telefon und GSM-Modul) wurden bei einem Internet-Auktionshaus für wenig Geld erstanden. Die Elektronik-Komponenten stammen hauptsächlich aus Wühlkisten. Der Aufbau der Adapterplatinenen-Spannungsversorgung ist relativ einfach, ein linearer Spannungsregler (Low-Drop-Voltage-Regulator) stellt eine Spannung von 5V für PIC-Microcontroller und den RS-232-IC zur Verfügung.

Der Klingel-Summer wird direkt aus dem Akku-Pack versorgt um Verlustleistung durch hohe Ströme über den Spannungsregler zu vermeiden.

Die Wählscheibe wird über zwei Ein-Ausgabe-Leitungen des PIC angebunden. Die Nummernschaler-Aktiv-Leitung (nsa) zeigt an, daß die Wählscheibe ausgelenkt ist, solange diese Leitung aktiv ist wird angenommen, dass gerade ein Ziffer eingegeben wird. Über die Nummernschalter-Impuls-Leitung (nsi) wird der Wert der aktuellen Ziffer um eins erhöht. Dies wird in der Skizze zum Nummerschalter (weiter oben) gezeigt.

Ausblick

Auch dieses Projekt ist (wie alles hier) nicht im Zustand der Perfektion angekommen, es gibt noch ein paar Dinge, welche irgendwann mal geklärt werden könnten.

Die Akku-Laufzeit ist noch etwas dünn, einige Stunden mehr unterwegs würden nicht schaden. Dazu wäre der Einsatz von Schaltreglern zur Spannungsversorgung ein vordringliches Anliegen, diese würden gerade den Bereitschafts-Betrieb um einiges verlängern. Eine Anpassung der Firmware insofern, daß der PIC nicht ständig auf voller Taktfrequenz läuft wäre eine nette Erweiterung.

Der eingesetzte PIC 16F84 kommt langsam aus der Mode, eine Anpassung der Soft- und Hardware für den PIC 16F628A würde kaum Aufwand bedeuten und wesentliche Vorteile wie z.B. Akku-Spannungskontrolle, etc. ermöglichen.

Ein Wählton-Generator würde die Bedienung intuitiver gestalten.

Eine Signalstärkeanzeige mit einem Zeiger-Instrument würde das ganze ein wenig orgineller wirken lassen und auch die praktische Benutzung vereinfachen. Dann wird fehlende Funkabdeckung erkennbar, was bisher nirgendwo angezeigt wird.

Dateien

Folgende Dateien sind auf Anfrage verfügbar:

Fotos

Fliegender AufbauErster FunktionstestPrototyp
Einpassen ins GehäuseFast fertig