Устройства на светодиодах, и не только

Имитатор пользователя, или Автоматическое управление для клавиатуры

Сегодня заменить клавиатуру проще «пареной репы»; постоянно ме­няющийся и обновляемый рынок индустрии комплектующих для ПК сделал возможным приобретать «набор клавиш» за символи­ческую цену. Кроме того, у многих людей остаются в запасниках и невостребованными старые модели клавиатур, подчас неисправные (с западающими клавишами), которые пылятся дома без дела. Учи­тывая доступность и относительно невысокую стоимость клавиатур, радиолюбителям и всем пользователям ПК, знакомым с основами электротехники, представляется новая возможность сделать из нее почти бесплатное автоматическое устройство-дополнение, своего рода секретаря, который будет управлять компьютером (в относи­тельно простом алгоритме) не программно, а с помощью замыкания контактов клавиш, имитируя реального пользователя. Задачи, кото­рые удаленно владелец решил выполнить с помощью электронного автомата и старой клавиатуры, могут быть различными: управление программой, требующее обязательного присутствия оператора, ко­дированный доступ к персональному компьютеру и многие другие, ограничивающиеся только вашей фантазией.

Теперь отдельные (выбранные) кнопки клавиатуры ПК, соеди­ненные по рекомендуемому ниже способу с электронным устрой­ством, автоматически «нажимаются» и приводят в действие про­граммы ПК.

Вся дополнительная работа, касающаяся стандартной компьютер­ной клавиатуры, сводится к трем шагам:

1) аккуратно вскрыть верхнюю панель корпуса (плоская клавиа­тура) и миниатюрным паяльником с мощностью до 25 Вт (на­пряжением 6-12 В) припаять два проводника тонкого монтаж­ного провода типа МГТФ-0,4 (МГТФ-0,8) к контактам клави­ши (к примеру, кнопки Enter). Кнопка может использоваться и другая, равно как и несколько кнопок в различных, отличных друг от друга ситуациях;

2) проводники (МГТФ) должны иметь минимальную длину (не более 1 м) и на другом конце соединяться с миниатюрным разъемом, например РШ-2Н. Еще лучше, если проводни­ки будут помещены в экран, который соединяется с массой («минусом» питания). Это позволит избежать электрических наводок напряжения и минимизирует ложные срабатывания управляющего устройства;

3) собрать и подключить, согласно электрической схеме (пред­ставленной на рис. 2.10), простое устройство-адаптер, которое получает сигнал от датчиков, установленных где угодно, к при­меру на охраняемом объекте.

Эти шаги способен сделать сегодня каждый школьник.

Устройство собрано на популярной микросхеме-коммутаторе К561КТЗ. В точку UBX приложено управляющее напряжение от лю­бого из датчиков, к примеру геркона, установленного на открыва­ние входной двери. Принцип подключения геркона иллюстрирует включатель S1, подключаемый в виде примера к источнику питания

пунктирной линией. Датчики могут быть различными, в том числе выдающие (генерирующие) пачки импульсов.

Входной сигнал проходит через ограничительный резистор R1 и поступает на оксидный конденсатор С1 (не пропускающий по­стоянную составляющую напряжения). Таким образом, даже при длительном воздействии (при замыкании контактов S1) на управ­ляющий вход коммутатора поступит только одиночный импульс. Стабилитрон VD1 защищает управляющий вход канала от скачка напряжения, а резистор R2 шунтирует вход (вывод 13), купируя возможные электрические помехи, приводящие к ложным сраба­тываниям микросхемы, - на входе каждого канала присутствуют полевые транзисторы, обеспечивающие высокую чувствительность всего электронного узла.

Постоянные резисторы типа МЛТ:0,25, MF-25 и аналогичные. Оксидный конденсатор С1 типа К50-29 или аналогичный. Стаби­литрон может быть заменен КС 156A, BZX55 или аналогичными.

Источник питания - стабилизированный, с защитой по выходу.

Роль кнопки выполняет электронный ключ на микросхеме - бес­шумно и визуально неприметно. Для справочной информации, а так­же для тех пользователей, кто захочет использовать контроль не­скольких датчиков, на рис. 2.11 представлены общая схема подклю­чений и цоколевка микросхем-коммутаторов К561КТЗ, К564КТЗ, К1561КТЗ, К176КТ1 (все они взаимозаменяемы, однако особен­ность микросхемы К176КТ1 - напряжение питания 9 В).

Микросхемы К561КТЗ (и аналоги) представляют собой четырех­канальные коммутаторы с одинаковой схемой и цоколевкой. 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 т. д.) 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 Un или аналоговые уровни (еще одна приятная особенность данного типа микросхем) - от пика - до пика UJ2.

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 не.

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 в другие.

Именно по своему прямому назначению микросхема К561КТЗ применяется для коммутации клавиатуры ПК, схемотехническое строение которых друг от друга практически не отличается.

Рассмотрим принцип работы устройства.