Андрей Кашкаров - Сам себе сисадмин. Победа над «домашним» компьютером
Сопротивление канала в открытом состоянии 80 Ом (и около 500 Ом для К176КТ1). По закону Ома, зная приложенное напряжение, можно вычислить коммутирующий ток. Каналы коммутатора (управление кнопками клавиатуры ПК) независимы. Каждый канал может коммутировать цифровые уровни до напряжения Uп или аналоговые уровни (еще одна приятная особенность данного типа микросхем) – от пика до пика Uп/2.
При нагрузке 10 кОм на частоте 10 кГц отношение сигналов на выходе канала в замкнутом и разомкнутом состояниях не хуже 65 дБ. Степень изоляции управляющей цепи от канала соответствует сопротивлению 1012 Ом. Прохождение сигнала с частотой 900 кГц на нагрузку 1 кОм из канала в канал оценивается на -50 дБ. Время задержки распространения сигнала в канале 10…25 нс.
Коммутаторы данного типа можно применять во многих случаях, именно поэтому они универсальны и весьма популярны в следующих узлах: переключатели-мультиплексоры, ключи выборки сигнала, прерыватели-модуляторы для операционных усилителей, коммутационные ключи, модуляторы-демодуляторы. Можно делать коммутаторы для нестандартных ЦАП и АЦП, а также узлы цифрового управления частотой, фазой, коэффициентом усиления сигнала. Удобно делать «врезки» и микшировать одни сигналы с другими.
Именно по своему прямому назначению микросхема К561КТ3 применяется для коммутации клавиатуры ПК, схемотехническое строение которых друг от друга практически не отличается.
Рассмотрим принцип работы устройства.
3.10.1. Принцип работы автомата для клавиатуры
Последовательным нажатием кнопок клавиатуры можно запускать функциональные режимы ПК. Таков, например, режим автоматической (организованной с помощью описываемого несложного устройства) записи информации на съемный жесткий диск (иной носитель) через равные или специально организуемые пользователем интервалы времени.
Последние версии клавиатур многофункциональны и имеют несколько полезных режимов работы. Запускать в действие важные функции необходимо последовательным нажатием нескольких клавиш.
На рис. 3.9 предлагаю простую приставку, автоматически запускающую тот или иной режим «интеллектуальной» клавиатуры после подачи управляющего цифрового импульса (от кнопки или другого устройства) с положительным фронтом в точку А.
Рис. 3.9. Электрическая схема приставки к клавиатуре ПК
Схема проста в изготовлении и эксплуатации, не требует настройки и дорогих деталей. Реализовано устройство на четырех популярных микросхемах. Применение микросхем К561 серии (частично описано выше) обеспечивает надежность и неприхотливость к питающему напряжению (Uп в диапазоне 5 В).
Элементы схемы монтируются на перфорированной монтажной плате размерами 40*65 мм и компактно помещаются в корпусе самой клавиатуры. Печатную плату автор не разрабатывал, поэтому выводы элементов соединяются гибким монтажным проводом МГТФ сечением 0,6–0,8 мм. Напряжение источника питания +5 В можно взять с внешнего разъема клавиатуры.
На микросхеме D1 (КР1006ВИ1) собран генератор инфра-низкой частоты. На выходе (вывод 3) генератор формирует импульсы по форме меандра с частотой 1 Гц. Частота выходных импульсов зависит от значений элементов R1C1 и напряжения питания схемы.
При первой подаче питания на схему приставки (так же, как и при замыкании контактов S1) заряжается времязадающий конденсатор С2 через резистор R4. На логическом элементе D4.1 собран времязадающий узел, обеспечивающий задержку в 6–8 с (зависит от элементов C2R4). На выходе этого элемента присутствует низкий логический уровень. На входе сброса R D2 в первый момент времени тоже низкий логический уровень, разрешающий работу счетчика.
На выходе инвертора D4.2 присутствует высокий уровень. Генератор запускается при высоком уровне на входе сброса R (вывод 4). Последовательность импульсов прямоугольной формы поступает на тактовый вход счетчика D2 (К561ИЕ8). На выходах Q0—Q9 D2 последовательно появляется высокий логический уровень напряжения. На каждом выходе Q счетчика высокий логический уровень появляется только на период тактового импульса с соответствующим номером. За 6–8 с счетчик работает, при появлении высокого логического уровня на выходе Q5 D2 положительный импульс проникает на вывод 15 D2 и счетчик сбрасывается (обнуляется). Этот же импульс, инвертированный элементом D4.2, прекращает работу генератора на микросхеме D1. Если на входе ЕС разрешения счета присутствует низкий уровень, счетчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе С.
Контакты кнопок клавиатуры воспринимают последовательность импульсов от дополнительной схемы, как механическое нажатие/отпускание кнопок.
Разберем конкретный пример запуска ПК с автоматическим определением пользователя и вводом пароля (с помощью описываемой электронной приставки, последовательно замыкающей контакты кнопок клавиатуры ПК). В таком случае необходимо нажать на клавиатуре комбинацию клавиш: «Пуск», «7», «8», Enter, то есть четыре кнопки, где «78» – пароль пользователя. Соответственно к этим кнопкам и должны подключаться выходные контакты электронного устройства (схема рис. 3.9).
Для новой серии последовательных импульсов необходимо кратковременно разорвать цепь питания схемы или подать управляющий импульс положительной полярности в точку А.
На микросхеме D3 собран четырехканальный коммутатор, входы (А1—А4) и выходы (В1—В4) подключены к соответствующим кнопкам клавиатуры ПК. Коммутация осуществляется управляющими сигналами высокого уровня, приходящими с выходов счетчика D2. Коммутатор имеет малое сопротивление включенного канала 80 Ом, что обеспечивает управление кнопками без помех.
Вместо диодов развязки VD1-VD2 можно применить КД503, КД521, КД522, Д220 с любым буквенным индексом. Времязадающий конденсатор С2 обязательно с малым током утечки и хорошими параметрами термостабильности. Все неиспользуемые входы логических элементов КМОП необходимо подключить к общему проводу.
Схема не требует настройки и стабильно работает в круглосуточном режиме.
На рис. 3.10 и 3.11 представлен вид на кнопки клавиатуры, в том числе (рис. 3.11) со снятым корпусом.
Рис. 3.10. Клавиатура – вид сверху
Рис. 3.11. Клавиатура – вид на внутреннее строение
3.10.2. Оригинальный эффект
Для еще большей оригинальности в качестве управляющего импульса (или для коммутации питания схемы) рекомендую применять автоматическое устройство, например, сенсор или акустический выключатель, реагирующий на хлопки. В последнем случае удается достичь оригинального эффекта, когда хлопок в ладоши вызывает последовательное нажатие (электронную имитацию) кнопок клавиатуры, к которым подключен шлейф электрической схемы.
Электрические схемы устройств акустических выключателей описаны в литературе.
Для других примеров последовательная комбинация клавиш может быть другой, но не менее эффектной задачей.
Кроме того, на базе этой разработки можно создать средство для автоматического обновления страницы, что может оказаться полезным для «накрутки» «счетчика» посещений, к примеру, вашей страницы – для повышении ее рейтинга среди других ресурсов сети. Сегодня многие этим озабочены.
3.11. Как сделать объемный звук на ПК
Решил обновить звуковую систему (колонки) и, выбирая, на многих моделях увидел отдельную кнопку включения «3D». Заинтересовался – неужели так легко одной фиксированной кнопкой можно изменить качество и даже программное оформление звучания акустических систем ПК? Оказалось, что не все так просто. В предлагаемой статье обзор данной проблемы.
Развитие систем окружающего 3D-звука пока идет по пути создания красивой акустической иллюзии, за счет более или менее удачного обмана физиологии нашего слуха. Следующим логическим шагом в этом направлении уже стало интерактивное аудио, в основу которого положено адекватное реагирование на изменение акустических свойств помещения с целью имитации акустики всемирно знаменитых концертных залов. В будущем окажется актуально иметь отдельную комнату для аудиовидеоланча, скроенную по принципу срезов золотых сечений с натяжными звукокорректирующими гобеленами XVII века, скромными персидскими коврами и парочкой древнеримских статуй с отверстиями – для дробилки стоячих волн.
Может быть и поэтому звуковое сопровождение компьютера для рядового пользователя находится на втором плане. Большинство пользователей лучше потратят деньги на новейший акселератор 3D-графики, нежели на новую звуковую карту.
Однако за последний год разработчики звуковых чипов и технологий 3D-звука приложили немало усилий, чтобы убедить пользователей приложений в том, что хороший 3D-звук является неотъемлемой частью современного мультимедиа ПК. Пользователей убедить в пользе 3D-звука несколько легче, чем разработчиков приложений. Достаточно расписать то, как источники звука будут располагаться в пространстве вокруг него (звук будет окружать слушателя со всех сторон и динамично изменяться), как многие потянутся за бумажником. С разработчиками игр и приложений сложнее. Их надо убедить потратить время и средства на реализацию качественного звука. А если звуковых интерфейсов несколько, то перед разработчиком игры встает проблема выбора. Один из популярных интерфейсов сегодня – DirectSound3D от Microsoft. Само понятие «трехмерный звук» подразумевает, что источники звука располагаются в трехмерном пространстве вокруг слушателя. Чтобы придать звуковой модели реализм и усилить восприятие звука пользователем, реализуются технологии, обеспечивающие воспроизведение реверберации, отраженных звуков, окклюзии (звук, прошедший через препятствие), обструкции (звук не прошел через препятствие), дистанционное моделирование (вводится параметр удаленности источника звука от слушателя) и масса других интересных эффектов. Цель всего этого – создать у пользователя реальность звука и усилить впечатления от видеоряда в игре или приложении.
