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DTMF – Tons multifrequenciais

Publicado 14. Oct, 2007 por PY2JF - João Roberto como Repetidoras

Por Py2JF – João Roberto S. Gandara Ferreira

Um pouco da história

As companhias telefônicas têm uma rede monstruosa de pares de fios que carregam voz e sinais de controle. Com os antigos telefones de disco, quando discávamos um número, a conexão de corrente contínua com a central era interrompida de acordo com esse número discado, fazendo com que relés de passo selecionassem o número desejado. O circuito ficava energizado até que colocássemos o telefone no gancho interrompendo a ligação. Quem chegou a conhecer uma central telefônica decádica deve se lembrar do barulho de milhares de relés abrindo e fechando.

Mas conforme as companhias foram se modernizando, esse sistema de discagem com relés eletros-mecânicos foram sendo substituídos por dispositivos em estado sólido. E eles tiveram que achar uma solução que funcionasse com os pares de fios existentes, pois não era viável simplesmente jogar tudo fora e começar de novo.

Um elemento comum em todas as conexões telefônica era a voz. A largura de banda necessária para se transmitir uma voz inteligível era de 300 Hz a 3000 Hz. Então perceberam que poderiam transmitir tons na faixa de áudio para fazer as discagens. Passaram então a usar um simples tom ou freqüência para cada número que fosse discar. Seriam necessários 10 tons de freqüências diferentes para as 10 teclas do telefone. Mas desse modo, perceberam que a voz poderia, algumas vezes, conflitar com os tons de discagem.

Mas os engenheiros acharam uma solução bem mais segura e inteligente, ao invés de um tom para cada número, que a voz poderia coincidir com eles, usaram dois tons para cada número. Gerando dois tons separados, sem relação harmônica entre eles, eles eliminaram a chance da voz produzir um par válido de tons. Combinando 7 tons em uma matriz de 4×3, conseguiram 12 combinações. Isso era suficiente para todos os 10 números e mais dois extras. Os telefones de tom hoje usam essa combinação, permitindo números de 0-9 mais o asterisco (*) e a cerquinha (#). E por esse motivo (usar dois tons para cada número), surgiu o nome DTMF, do inglês Dual-Tone-Multiple-Frequency – Que seria Duplo Tom – Múltiplas frequências.

Logo depois, eles adicionaram um oitavo tom aos 7 primeiros. Com essa nova matriz 4×4, conseguiram 16 combinações diferentes. Foram então acrescentadas às letras A, B, C e D, aumentando as possibilidades de controle. Essa coluna extra de letras está presente em quase todos os teclados dos nossos rádios de VHF/UHF.

Veja abaixo as combinações de freqüências para cada tecla DTMF:

Como exemplo, quando apertamos a tecla 1, a freqüência 697 Hz (da primeira linha) é combinada com 1209 Hz (da primeira coluna) e são transmitidas à central. Gerar essas combinações de tons é a parte fácil, detectá-las do outro lado é que era o mais difícil. Receber e detectar esses tons há 30 anos era algo complexo. Circuitos sintonizados usando capacitores e bobinas aceitavam ou rejeitavam as freqüências, e então se conseguia descobrir o número transmitido.

O autopatch

Há uns 20 anos, quando construí meu primeiro autopacth (acesso à linha telefônica através do rádio), para  decodificar os números precisei montar uma matriz 4×4 de circuitos sintonizados com circuito detector de tons LM567. Cada um desses 8 circuitos tinha um monte de capacitores, resistores e um potenciômetro, onde se ajustava a freqüência de cada tom. Na época foi uma revolução, pois fui um dos precursores da telefonia celular. Mas nem tudo era um mar de rosas. A cada grande mudança de temperatura os valores dos capacitores se alteravam e o circuito saia da sintonia, e assim não detectava mais certos números. Lá estava eu novamente tendo que sintonizar tudo novamente. Na época o melhor que se podia conseguir era com capacitores de tântalo. Eles eram menos sujeitos a variação de temperatura, mas eram difíceis de serem encontrados. Lembro-me também que quando mulheres utilizavam o sistema, o autopatch ficava maluco, discando números em cima da conversação. O DTMF era apenas para ser enviado através do rádio, pois as centrais telefônicas de Americana eram mecânicas e eu tinha que converter esses números para pulsos que um relé se encarregava de chavear.

Mas tudo tinha seu preço, não importava o trabalho que dava, não importava quantas vezes eu precisava reajustar aqueles potenciômetros, nada ofuscava a sensação de se fazer ou receber uma ligação telefônica através de um HT ou do carro, numa época que só o presidente da republica talvez tivesse sistema semelhante. Bons tempos, uma época em que os radioamadores eram admirados por seus feitos.

Circuitos Integrados em Larga Escala

Nos dias de hoje tudo ficou mais simples. Um simples circuito integrado acomoda um decodificador DTMF completo, sem necessidade de ajustes e com filtros que impedem que a voz seja interpretada com um tom. Um exemplo desses circuitos é o MT8870 da Mitel.

Controlando o mundo

Nós radioamadores que mantemos repetidoras não conseguiríamos viver sem DTMF. Com eles podemos ter o controle total da repetidora, podemos desligá-la, ligá-la novamente, mudar os bips, mudar os timers e controlar praticamente tudo à distância. Hoje você encontrará tons DTMF em praticamente todas as áreas. Você os escuta nos telefones residenciais, nos celulares, até mesmo na TV! A CNN usa esses tons praticamente em todas as horas cheias para comandar retransmissores. Você que tem acesso a CNN já deve ter ouvido algumas vezes. Existem dispositivos, como a placa de controle remoto DTMF – CRD300 da Hamtronix, que através de um rádio, telefone fixo ou mesmo do celular,  lhe permite controlar equipamentos a distância.