Эквивалентная схема коммутатора (электронного ключа) однополюсная, это значит, что он работает только на замыкание электронного контакта на выходе (например, выводы 1 и 2, 3 и 4 – и так далее) при управляющем сигнале на входе. На вход воздействует управляющий сигнал (импульс) постоянного тока напряжением 2–5 В (что соответствует напряжению +5 В, поступающему на стандартную клавиатуру через разъем USB 2.0 от ПК). Таким образом, для замыкания выходов активный уровень на входе должен быть высоким логическим уровнем, принятым для КМОП микросхем.
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,
