Сколько логических микросхем понадобится для того, чтобы получить полноценный ИК пульт дистанционного управления? Наверняка вам даже в голову не приходил этот вопрос! А в моем воспаленном сознании однажды такой вопрос возник.
Если вам приходилось сталкиваться с моими предыдущими статьями на Хабре, то вы уже имеете представление о моем специфическом увлечении схемотехникой. Но далеко не все мои идеи находят воплощение в железе, многое так и остается в виде черновиков на виртуальных моделях. Так случилось и с этой схемой, но она кажется мне достаточно интересной, чтобы поделиться ей с вами.
Если вы тоже считаете, что немного схемотехники после новогодних праздников вам не повредит, тогда добро пожаловать под кат.
Одному моему товарищу из Ярославля необходимо было разработать задание для конкурса по электронике. Формат конкурса удивительным образом совпал с форматом моего увлечения. Поэтому товарищ и обратился ко мне.
Конкурс проводился для студентов колледжа, и мне хотелось предложить что-то «умное», а не очередную «свистелку-мигалку» на жесткой логике. И тут в моем архиве попалась схема ИК пульта дистанционного управления в формате RC-5. Почему бы и нет? Тут и модуляция есть, и кодирование и схемотехника занятная. Решено! Я предварительно согласовал идею с товарищем и приступил к проработке.
❯ Формат RC-5
Сам по себе протокол RC-5 стар как этот мир и является хорошим примером функционального минимализма в схемотехнике. Разрабатывался он в те времена, когда инженерам приходилось экономить вычислительные ресурсы в своих схемах. Это сегодня можно взять какую-нибудь Arduino и сделать на ней любой протокол управления без особых хлопот. Наверное, поэтому в современных статья по протоколу RC-5 опускаются некоторые важные моменты.
Протокол RC-5 использует бифазное модулирование, которое в зарубежной литературе именуется кодом «Манчестер». Его основным преимуществом является самосинхронизация. То есть двоичный код можно передавать по одному каналу связи без дополнительного канала синхронизации.
Все биты передаются за одинаковое время 1.778мс. Для передачи логического ноля первую половину периода передается высокий уровень, а вторую — низкий. Для передачи единицы — наоборот.
Такой код получается очень просто путем кодирования данных тактовым сигналом с заполнением 50% с помощью функции «исключающего или». Тактовый сигнал должен иметь высокий уровень первую половину периода, и низкий уровень — во второй. Если вспомнить, как работает логическая функция XOR, то все сразу станет понятно.
К слову, время передачи одного бита данных 1.778мс выбрано не случайно. Для исключения влияния фонового ИК излучения, например от ламп дневного освещения, сигнал пульта модулируется на частоте 36кГц. Таким образом за один период передачи данных помещается ровно 64 заполняющих импульса. Опорная частота обычно имеет скважность 3 или 4, так сигнал потом проще фильтровать.
Сама посылка в формате RC-5 включает в себя 14 бит. Чуть позже мы увидим, что это тоже очень удобно с точки зрения схемотехники. Общее время передачи одной посылки составляет 24,9мс.
В начале посылки всегда передается два стартовых бита, имеющих значение логической «1». При Манчестерском кодировании нам необходимо знать значение первого бита, иначе все последующие могут быть интерпретированы неверно. Также это позволяет синхронизироваться приемникам.
Третий бит триггер (бит управления) меняет своё состояние при каждом следующем нажатии кнопки. Если кнопка удерживается, то посылка должна повторяться каждые 114 мс, а бит — триггер при этом не меняется. Таким образом определяется различие между нажатием одной кнопки несколько раз и ее удерживанием.
Пять битов адреса системы S4 — S0 управления позволяют выбрать одно из 32-х стандартных устройств (телевизор, видеопроигрыватель, CD-плеер и так далее), для которого адресуется команда C5 — C0. Команды были тоже стандартизированы разработчиком протокола — компанией Филипс.
Когда-то это позволяло различать пульты управления для разных устройств. Но потом Китайцы, как всегда, все поломали, в их сверх массовых устройствах частенько коды использовались так, как это было удобно китайским инженерам. Вот сейчас и случается так, что на пульте от люстры появляется секретная кнопка, которая добавляет громкости телевизору и одновременно включает кухонную вытяжку на первой скорости.
❯ Структурная схема пульта
У меня получилась следующая структурная схема пульта управления. Вспоминая, что это задание для конкурса, количество элементов схемы и площадь печатной платы имеют ограничение, функциональность пульта пришлось ограничить десятью кнопками. Функция повторной отправки команды при удержании кнопки тоже не реализована. Но все это достаточно просто можно добавить при необходимости.
На схеме я добавил наименования микросхем, которые используются в каждом конкретном блоке.
Клавиатура и приоритетный шифратор
Обработка командных кнопок реализована с помощью приоритетного шифратора CD4532. Для добавления еще двух кнопок я использовал три вентиля ИЛИ 74НС32. Можно было бы использовать два шифратора включенных последовательно, но один вентиль ИЛИ понадобился в другом блоке схемы, так получилось сократить количество корпусов.
Кнопки обязательно следует подтянуть на землю резисторами, чтобы входы шифратора не болтались в воздухе. В зависимости от качества кнопок, параллельно каждой можно поставить по конденсатору на 0,1мкФ.
Вывод 14 GS микросхемы U6 позволяет определить момент нажатия кнопки, дифференциальная цепочка С7-R9 выступает в роли детектора фронта и формирует короткий импульс запуска схемы write. На выходах d0-d3 формируется двоичный код нажатой кнопки.
Формирователь сообщения
Код нажатой кнопки передается на схему формирования сообщения. Эта схема построена на основе двух сдвиговых регистров 74НС165. Я думаю, что тут все должно быть понятно, RC-5 это же последовательный протокол, вот и регистры использованы параллельно-последовательные.
Один вентиль XOR используется в качестве инвертора, это тоже сделано с целью сокращения количества корпусов логических микросхем, чтобы еще дополнительный корпус не ставить с вентилями НЕ.
Через инвертор сигнал write защелкивает входы сдвигового регистра, чтобы последовательно были переданы данные, установившиеся на входе регистра на момент нажатия кнопки.
Входы D0-D4 сдвигового регистра U1 посажены на землю и формируют нулевой адрес устройства, при необходимости эти линии можно переключить между землей и плюсом питания так, как вам будет удобно. По классификации от Филипс 0h это адрес для телевизоров, кнопками можно будет клацать TV-программы.
Бит-переключатель
Бит управления trig формируется триггером U3:B, включенным по схеме ждущего мультивибратора с увеличенной крутизной фронта. Короткий импульс write со схемы обработки клавиатуры переключает выход триггера на противоположенное значение. Благодаря этому в посылке можно различать отдельные нажатия на кнопки пульта.
Отправка сообщений и тактирование
Также сигнал write переключает выходы второго вентиля триггера U3:A, что активирует работу схемы формирования сообщения на основе счетчика 74HC393.
Задача этой схемы заключается в том, чтобы подать на сдвиговые регистры 14 тактовых импульсов и выдать все 14 бит данных.
Триггер U3:A удерживает счетчик U2:A в состоянии сброса, пока не придёт сигнал write. Благодаря схеме монтажного ИЛИ на диодах D3-D6, счетчик будет вести счет до тех пор, пока хотя бы на одном из его выходов Q0-Q3 будет присутствовать низкий уровень.
По фронту 15-ого тактового импульса все выходы счетчика установятся в высокий уровень, через вентиль ИЛИ U4:A на вход триггера поступит импульс переключения, и работа схемы завершится. То есть пятнадцатый импульс от тактового генератора на сдвиговый регистр не поступит, схема пропустит ровно 14 тактовых импульсов с выхода генератора U8 на NE555, во время которых выходной сигнал схемы формирования сообщения transfer будет в активном уровне.
Бифазный модулятор
Думаю, что объяснять работу модулятора в манчестерский код подробно не нужно. Это должно быть понятно из предыдущего текста.
Заполнение сформированного сообщения частотой 36кГц выполняет генератор U9 на таймере NE555. Современные ИК-приемники часто строятся на модулях типа TSOP, которые на выходе сразу дают низкочастотный сигнал, и поэтому они не так критичны к количеству импульсов заполнения.
Светодиод D7 должен быть инфракрасным с длинной волны 940нм, это самый распространенный диапазон для ИК управления. Если длинна волны светодиода будет отличаться, дальность приема может сильно сократиться.
Немного о питании схемы
Питание схемы можно осуществлять от трех, а лучше четырех последовательно включенных батареек типа ААА. Либо использовать две батарейки с повышающим стабилизатором на 5В. Наличие стабилизатора предпочтительнее, это позволит выжать из батареек максимальную емкость.
❯ Итоги проектирования
Предварительная компоновка схемы на печатную плату показала ее жизнеспособность. Для реализации схемы ИК-пульта в формате RC-5 мне понадобилось всего девять корпусов типа SOIC, два из которых имеют по 8 выводов. Все эти компоненты вполне помещаются в формате классического пульта управления для телевизора.
Вопрос остается только к энергопотреблению схемы. Жрать батарейки конечно же она будет прилично, не сравнить со специализированными микросхемами, которые переходят в сон между нажатиями кнопок.
До воплощения этой схемы в железо так и не дошло, хотя было бы интересно ее спаять. По итогу проектирования схемы, мы с товарищем пришли к другой концепции задания для конкурса. Но из этой схемы получилась хорошая головоломка для дополнительной тренировки студентов на понимание цифровой схемотехники.
А почему, эту схему мы так и не собрали, как-нибудь напишу в одной из следующих своих статей.
Если вам понравилась эта статья, то вы можете посмотреть другие мои проекты:
- 1. Простая схема динамических указателей поворотов, и никаких микроконтроллеров
- 2. Светодиодная шкала для переменного резистора на «рассыпухе»
- 3. Светофор на логике со схемотехникой в стиле Beatles. Как электроника вновь стала моим хобби
- 4. Профессиональные методы прототипирования печатных плат. Распечатать на принтере или фрезеровать, ни слова про утюг
- 5. Бирдекель или арифметический детектив на операционных усилителях
- 6. Электронная игра «лабиринт» на сервоприводах. Никаких arduino, только жесткая логика
- 7. Велосипедный фонарь с динамическими поворотами. Зачем покупать на AliExpress, если можно сделать самому?
- 8. LPKF ProtoMat S63. Мыши плакали, кололись, но… продолжали фрезеровать печатные платы
- 9. Звуковой усилитель на драйвере шагового двигателя L298 и таймере 555. Да, 555-й может и спеть
- 10. Графический спектроанализатор с динамической индикацией на жесткой логике
- 11. Цифровой термометр на жесткой логике
Комментарии (78)
viordash
11.01.2024 11:16+2Обработка командных кнопок реализована с помощью приоритетного шифратора CD4532
Благодаря схеме монтажного ИЛИ на диодах D3-D6
можно и от CD4532 отказаться, заменив шифратор кнопок на матрицу диодов.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16+1Ой, да тут не паханрое поле для фантазии! Можно очень по разному сделать. Мне нужно было отработать типовые включения микросхем.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16+1К стати, шифратор выполняет ещё одну важную функцию: у него есть выходной сигнал "детектор нажатия". Я этот сигнал использую для запуска передачи команды. Так что с диодной матрицей заморочки будут.
viordash
11.01.2024 11:16+2Ой, да тут не паханрое поле для фантазии!
я как увидел ваш пост, возникли флешбеки 25-летней давности :). Спасибо
детектор нажатия, это просто еще одна "вертикальная" линия и все кнопки на нее через диоды.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16+1Да, и ещё буфер понадобится. У меня на выходе диф цепочка детектирует фронт. Это было бы удобно, чтобы добавить коды допустим "включить телевизор".
Я как с детства с отцом этим увлёкся, так вот до сих пор развлекаюсь. Вместо компьютерных игр в протеусе моделирую разные схемы.
atd
11.01.2024 11:16+1Можно 10 диодов сэкономить таким способом: хвост кнопок не напрямую к + подключить, а через базу транзистора (а эмиттер — к плюсу). При нажатии любой кнопки он откроется
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16У меня было ограничение ро количеству компонентов. Это ж задание на конкурс в первую очередь.
viordash
11.01.2024 11:16+2дальнейшей развитие, для снижения энергопотребления:) с коллектора запитать микросхемы, с самоблокировкой на время передачи пакета.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Да, можно что-то такое сделать. Хлопотно очень, но можно.
Hlad
11.01.2024 11:16У видеомагнитофона ВМ-18 пульт вроде тоже на жёсткой логике был сделан?
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Не уверен. Давно уже существуют специализированные микросхемы. Т.е. примерно такая же схема, но на одном кристалле. Для массовой техники у нас так часто делали. Куча была интересных микрух: часы, вольтметры и прочее
checkpoint
11.01.2024 11:16+3Скажите, а как код на выходе CD4532 преобразуется в коды команд условного телевизора ? Я вижу, что вы загружаете этот код в биты [7:4] сообщения, остальные биты сообщения установены в ноль. Как это бьётся с командами телевизора ? Привели бы список стандартных команд, что ли.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16+3Да, действительно, я сильно зациклился на обьяснении процесса кодирования, и не отразил явно этот момент. Для телевизоров коды включения программ совпадают с десятичными кодами. Т.е. 1 канал код 01h, второй - 02h и так далее. Повторюсь, тогда разработчики экономили ресурсы схемы.
LAutour
11.01.2024 11:16NE555 или все-же его КМОП версия для снижения потребления?
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Кмопы я на усилитель класса D потратил. Тут обычные.
https://habr.com/ru/companies/timeweb/articles/709134/
Хотя конечно можно и кмоп версию таймера ставить. Тут разницы нет. Частота очень низкая.
LAutour
11.01.2024 11:16Просто глядя на эту фразу:
Жрать батарейки конечно же она будет прилично, не сравнить со специализированными микросхемами
С КМОП версией 555 батареек хватит заметно дольше.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16С точки зрения экономии питания в этой схеме вообще говорить нечего. На сутки бы хватило трех батареек.
LAutour
11.01.2024 11:16У нас есть устройство с 4 AA батарейкамипри 40 мА непрерывной работы хватает до нескольких дней (правда с преобразователем). А тут можно вполне меньше 1мА в дежурке вогнать.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Я проверял в железе аналогичные схемы от 4-х батареек. Больше суток не вытягивало. 74 серия сохраняет работоспособность ниже 3В, ne555 до 3,5В ниже не работает. 4 батарейки последовательно при 3,5В - это довольно глубокий разряд. Можно преобразователь не ставить. Повышающий был бы полезен, чтоб от двух батареек работать.
LAutour
11.01.2024 11:16Например tlc555 работает от 2В, потребляет заметно меньше - именно поэтому в подобных схемах нужно ставить КМОП версию 555. И по номиналам времязадающих цепей 555 в схеме: там тоже можно еще оптимизировать по энергопотреблению.
ksotar
11.01.2024 11:16Можно организовать подачу питания на схему только при нажатии кнопок.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Можно и так. Тогда понадобятся кнопки со сдвоенным контактом. Или можно оставить пару микросхем с постоянным, как бы дежурным, питанием.
Vestibulator-1
11.01.2024 11:16Через диоды подключённые к кнопкам можно подавать питание, я так в детстве радиоуправление делал на 176-й серии. Можно усложнить и подключить выходы диодов на полевик в цепь питания, но тогда это был дефицит.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16В общем, есть над чем подумать. Но тогда схему запуска передачи надо будет тоже допилить.
ksotar
11.01.2024 11:16Это вовсе не обязательно, просто открывать транзистор с питанием. Даже в схеме из ЮТ, которую тут вспомнили, так.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Да я как-то не ставил для себя задачу экономить питание. Интерес был закодировать посылку и максимально просто получить манчестерский код.
Sergey_zx
11.01.2024 11:16+1В принципе можно и калькулятор сделать на дискретной логике. Ведь на шестеренках успешно делали.
Вопрос лишь в том, а зачем?
Если с целью поупражняться, то неужели нет реальных задач?
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16+3Тут две причины "зачем". Первая: мне просто нравится проектировать схемы на логике. Вторая: это был конкурс для студентов, у которого одна из задач выполняется в таком формате.
Ну, и Вы же не спрашиваете, зачем рыбак с удочкой на берегу сидит, когда рыбу проще в магазине покупать.
helg1978
11.01.2024 11:16+1где-то читал что вся электроника советских реактивных истрибителей была полностью реализована на жесткой логике, что б не уходить в ребуты/бутлупы при бросках на цепях питания.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Наверное не совсем так. Там точно стояли модули памяти на феритовых кольцах.
Хотя я встречал корабельную автоматику на транзисторах и диодах.
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16+1Хотя я встречал корабельную автоматику на транзисторах и диодах.
На ЖД и в метрополитенах исключительно релейная автоматика скорее обыденность чем что-то неожиданное. Сейчас конечно оно модернизируется, часть функций схем перекладывают на компьютер с интерфейсными устройствами для сопряжения с реле, но тем не менее, типичная железнодорожная станция до сих пор выглядит примерно как на фото
Релейная система автоматики БМРЦ. Так же видны серые блоки с горящими светодиодами - это датчики системы АПК-ДК, следят за работой реле 
Железнодорожная релюшка OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Ну нормально выглядят. Спец навороченные реле, и хренова гора модулей дискретного ввода/вывода айсипидас. В свою очередь айсипидасы по модбасу коннектятся в комп. И комп решает, когда какой релюхой щёлкнуть.
Автоматика и логические схемы управления на транзисторах типа МП39, или около того, - это совсем разное. Жаль, что я фото не могу показать. Стойка набивается печатными платами, на которых схемы управления. И именно они уже подают сигналы на реле. Все это соединяется разъёмами типа ШР и другими ВПшными изделиями на жгутах проводов. В свою очередь каждый жгут вяжется карбоновый ниткой и зашивается в стеклотканевый чулок
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16+1Спец навороченные реле, и хренова гора модулей дискретного ввода/вывода айсипидас. В свою очередь айсипидасы по модбасу коннектятся в комп. И комп решает, когда какой релюхой щёлкнуть.
Не, в том то и суть, что комп не решает ничего. Вся логика работы исключительно на реле собрана, по большей части из готовых заводских блоков (самые нижние на фото)
Схема релейного блока А комп там только для того что бы измерять параметры работы схемы и предсказывать, когда какое реле отвалится, выдавая предупреждение электромеханику о замене реле на зиповское. Он просто упрощает обслуживание данной системы
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16+1Тогда не понимаю, в чем преимущество такого подхода? Надёжность и реле с ограниченным числом срабатываеий и жутким дребезгом, ещё и медленно?
Мне доводилось встречать такое в судовом бесперебойнике. Я был в недоумении, когда по схеме понял, что сименс лого просто мониторит состояния релюх и выводит текстовые сообщения об ошибках.
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16+6Тогда не понимаю, в чем преимущество такого подхода? Надёжность и реле с ограниченным числом срабатываеий и жутким дребезгом, ещё и медленно?
"Ограниченное число срабатываний" - по паспорту реле рассчитано на 1.2 млн срабатываний при полной нагрузке. Не так уж и мало, как по мне. Дребезг? Какое дело одному реле, что реле, включающее ток в цепи его обмотки, дребезжит? Это на работу схем никак не влияет. То что медленно работает, согласен, это минус. Но в целом скорость нормальная, это не является "бутылочным горлышком".
А почему это применяют до сих пор? Ответ очень прост:
Это безопаснее и надёжнее, чем компьютер. У нас вся ЖД автоматика построена на принципе исключения опасного отказа - если светофор горит зелёным, когда не должен, то это опасный отказ и легко может привести к крушению поезда. Если он не горит зелёным, когда должен, это неприятно, но это безопасный отказ. Так же и с реле - все реле конструктивно выполнены так, что они ГАРАНТИРОВАННО разомкнут контакты, если на них не подаётся напряжение. Да, они иногда выходят из строя, но в этом случае релейная схема перестаёт работать и точно не выдаст опасную команду. По тому на реле можно просто и дёшево проектировать схемы автоматики, используя этот принцип. Вероятность того, что реле "залипнет" во включённом состоянии, составляет что-то типо 1*10^(-12) 1/час, так что за это можно не переживать.
Компьютерные системы управления же не имеют такого удобного свойства - несимметричности отказов. Они могут отказать примерно с равной вероятностью, как не подав нужную команду, так и подав ненужную, а в нашей сфере это абсолютно недопустимо.
Конечно, разработчики придумали разные методы, как обойти эту проблему, и создали специальные схемы, гарантирующие отсутствие опасных отказов на выходе и построенные только на полупроводниковых элементах без реле (а я как раз этими устройствами и занимаюсь по работе, потихонечку пишу диссертацию), но места они тоже занимают много, схемотехника там сложная и стоят кучу денег.
Так что сейчас есть и полностью микропроцессорные системы управления, но до сих пор релейные активно используются, так как у них действительно тоже есть сильные стороны
Надеюсь, ответил на ваш вопрос :э
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16+2Спасибо за такой развёрнутый ответ, не приходилось думать на эту тему. Но я, наверное, пока готов принять только "дешевле и доступнее". Ещё бы теперь увидеть хотя бы один вариант исполнения полупроводниковой схемы, интересно что там такого наворотили.
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16+1Хорошо, если завтра не забуду - нарисую или скину пример из методички. А вы пока подумайте над задачей: есть блок, на блок на вход подаётся управляющий сигнал, к выходу подключена лампочка. Если управляющий сигнал присутсвует на входе, лампа горит, если его нет - лампа не светит. Звучит просто, но как сделать так, что бы при любом одиночном отказе лампа точно бы не горел? Любую деталь может пробить или может быть обрыв, как и с любым проводом...
А сам блок, ещё при этом ещё бывает либо на 1 вход, либо на два, и он например выполняет лог операцию И. Тоже с гарантией не допустить зажигания лампы даже при любом отказе любой детали/провода
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Если управляющий сигнал присутсвует на входе, лампа горит, если его нет - лампа не светит
На микросхемах?
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16+1Микросхемы, транзисторы, диоды, индуктивности, конденсаторы.... Обычный набор радиодеталей
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16+1Сигнал на входе в блок, от которого он должен активироваться, тоже любой. Постоянка, переменка, меандр, синус... Не важно
PabloP
11.01.2024 11:16Интересно было бы почитать вашу статью на эту тему. А где можно узнать про примеры с разборами релейных схем на те или иные случаи железнодорожной жизни не подскажете?
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16+2Хорошо, я подумаю над написанием статьи по ЖД автоматике, а то как раз мне это надо сделать, так как я пока даже не могу ставить "минусы" к плохим статьям и комментариям, аккаунт не полноправный. Правда думал сперва написать статью про технологию домашнего электрохимического травления меди или латуни - результаты получаются очень даже ничего:
Тестовый шильдик, травил на 0.5 мм и покрыл краской. Надпись нельзя ничем стереть 
Они же, но уже не для теста, на таймере для засветки фоторезиста 
Ну, и не только простые надписи так можно делать... По поводу примеров разборов релейных схем - позже отвечу, тут надо подумать
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16Предположим. Тогда будет, например, 3 однотипных параллельных блока и 3 лампы, подключённые к одному источнику сигнала. Тогда, если у одного из блоков случится опасный отказ, то просто будет гореть одна из трёх ламп. Но это никак не решает задачу, ведь управляемый объект (лампа) у нас один - нельзя же ставить несколько одинаковых светофоров рядом и заставлять машиниста решать, что показывает система!
Так что да, блоков можно сделать несколько и запаралелить, но как их к одной лампе подключить? Всё равно потребуется некий мажоритарный элемент, который будет решать, что показывает большинство блоков, и этот элемент тоже должен быть безопасным!
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Имеется ввиду, что при выходе из строя самого блока должно установиться безопасное состояние? Или только при обрыве сигнала?
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16И то и то. Любой элемент отказывает (например, провод с входным сигналом обрывается) - блок переходит в безопасное состояние.
Даю подсказку - на жд эту задачу решили, применив динамическую логику. Сигналом управления для нашего блока в реальном изделии выбрали меандр частотой 15 кГц
R6MF49T2
11.01.2024 11:16+1Там ещё и требования по защите от наводок, широкий диапазон напряжений, провалы питания и т.д.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Ну на все случаи жизни защиту не предусмотреть. Должен быть компромис. В нашей технике используется мажоритарная логика два из трех или парное дублирование. Есть схемы аппаратного ограничения длины импульса и прочее. Меандр тоже не всегда панацея. Все от ситуации сильно зависит.
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16+2И именно они уже подают сигналы на реле. Все это соединяется разъёмами типа ШР и другими ВПшными изделиями на жгутах проводов. В свою очередь каждый жгут вяжется карбоновый ниткой и зашивается в стеклотканевый чулок
Ну у нас похоже сделано, только в схемах вообще редко встречается хоть что-то полупроводниковое. Обычно реле. Ну и разъёмы не ШР а другого типа
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16За первую картинку военпред точно по головке не погладит))
Так а от реле не отказываетесь только из-за необходимости соблюдать традиции?
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16За первую картинку военпред точно по головке не погладит))
Ну это у нас лабораторная в универе, там нормально. На реальном оборудовании конечно всё более цивильно
Релюшки на одной из станций метрополитена СПб 
И панель питания там же OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Так жалко иногда, что я не могу свою работу фоткать(((
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16Ну я как бы тоже не могу, но это старые фотки с практики, там мне фоткать разрешали. Да и станцию я не называю же. Надеюсь, никто не обидится
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Я практику проходил больше 20 лет назад с подпиской о неразглашении. Интересно так было, в фапси по подвалам поползал, командные пункты, подземные бункеры. Восторг был щенячий.
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16Понимаю, с таким же чувством лазил по туннелям первой очереди метро, а потом на форумах смотрел что там ещё интересного но не очень часто рассказываемого в этом самом метро, о чем я не знал...
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16Так а от реле не отказываетесь только из-за необходимости соблюдать традиции?
Ответил развёрнуто выше :э
Но, не буду отрицать, традиции тоже соблюдаем, оборудование раскидано по тысячам станций и поменять всё сразу на новое и современное никаких денег не хватит - тем более что старое то исправно работает. Так что конечно в конечном счёте от реле мы откажемся, но пока что релейных схем, насколько я помню, больше половины
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16+1Проблема совместимости между элементами больших систем иногда очень много хлопот доставляет. Недавно на 10млн чуть не прилипли из-за этого. ТЗ начинают формировать на отдельные части одной системы, и там нестыковки бывают.
tormozedison
11.01.2024 11:16Калькуляторы на дискретной логике вполне делали. Если у калькулятора «Искра» номер начинается на 1, он на логических микросхемах, если на 2 - то на микросхемах повышенной степени интеграции.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Калькуляторы не мой формат. Я стараюсь обойтись ограниченным количеством микросхем, и чтобы плата поместилась в один квадратный дециметр.
Хотя тема тоже интересная. Я как-то проектировал специализированный вычислитель булевых функций для криптографии. Было очень интересно, но мало чего понятно)))
KotovladeletsGT
11.01.2024 11:16+2Спасибо за статью, было очень интересно. Сразу вспомнил, как я в 2021 году на 3 курсе своего университета, делал курсовой проект по теме, схожей с вашей - система дистанционного управления объектами на станциях. По заданию надо было зажечь заданные по условию пять лампочек на нужной станции из пяти. Вроде бы там даже давали какую-то типовую схему, которую надо было запустить в Multisim и просто вставить скриншоты в отчёт (так как для типичного студента 3 курса ЖД вуза придумать самому новую систему передачи данных - тяжко). Но я решил повеселиться, тоже в Proteus сделал схему на основе сдвиговых регистров, принцип подобен вашей.
Схема. Тут всё просто - выставляешь приказ кнопками, инициируешь передачу, регистры начинают передавать данные в линию, а схема в правой части считает число тактов Но это просто и банально. Зато через год возникла необходимость сделать этот же курсовой другому человеку, и тут возникли затруднения, так как у нас по условию кодирование приказа "включить лампу 1 на станции 1" = отправить все нули. Т.е. решили сэкономить пару бит, но зато нулевая комбинация тоже является приказом. Пришлось извратиться, результат приведу ниже:
Тут Остапа понесло и в ход пошли всякие генераторы парафазного сигнала с dead time на CD4017 и логике, куча диодов и всё что надо. Но схема успешно работала, а число линий связи в задании не оговаривается OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Магия протеуса, класс!
Я не зря привёл пример RC-5. Он очень продуманный именно под оптимизацию железа. В протоколах это очень важно
tormozedison
11.01.2024 11:16OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Ну это совсем не то. Совпадение только в том, что это тоже пульт ДУ. Принципы кодирования данных совсем другие.
tormozedison
11.01.2024 11:16А, понял, вы поставили задачу добиться совместимости пульта с уже существующей техникой, управляемой по RC-5. А там и приёмная часть своя, так что формат передачи данных может быть каким угодно.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Да, задача была именно в том, чтобы иметь совместимость с готовыми устройствами. Вторую часть дописываю про декодер для стандартного пульта от телека. Его даже спаял и он прекрасно работает.
alekseypro
11.01.2024 11:16+1Как-то давно, видел, как один энтузиаст, просто навытравливал дорожек на плате, получилась длинная гребенка, по которой пробегал контакт, который тянула обычная концелярская резинка. Получались импульсы. На выходе RC-фильтр от дребезга контактов и ИК-диод. Вот это действительно без каких либо микросхем вообще. Может и фейк, сам такой эксперимент не проводил.
UPD:
У меня была идея вытравить плату в виде диска, который вращать мотором и тогда пакеты импульсов, будут повторяться, но потом как-то забил на эту идею. (про диск Нипкова вообще молчу :) )
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16+2Вспоминаются текстолитовые программные барабаны, на которых в нужных местах зубья взламывали.
shiru8bit
11.01.2024 11:16Сколько логических микросхем понадобится для того, чтобы получить полноценный ИК пульт дистанционного управления? Наверняка вам даже в голову не приходил этот вопрос!
В детстве я читал журнал Юный техник, и поэтому не только задавался таким вопросом, но и уже тогда получил точный ответ.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16В юном технике точно были электронные схемы?
shiru8bit
11.01.2024 11:16Точно. Система ИК ПДУ была описана в номере 7 за 1987 год.
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16С большим удовольствием полистал. Лет 30 наверное уже юный техник не открывал)))
Интересно, как будет вести себя схема, если одновременно нажать несколько кнопок?
Как поведёт себя декодер, если сигнал частично будет потерян?
Zed-nsk
11.01.2024 11:16Хехе, вот уж не думал что кто-то еще заморочится этим). В 199непомню году я запилил дистанционку на Вегу -120, кассетную деку, если кто помнит. В основе схема ДУ от телека. Дека получилась знатная - сквозной канал, адаптивное динамическое подмагничикание, лентяйка. Эх были времена))
OldFashionedEngineer Автор
11.01.2024 11:16Устаёшь от постоянных микроконтроллеров. Вот на досуге отдыхаю от этого. Интересно мозг размять.
OldFashionedEngineer Автор
Да, действительно, я сильно зациклился на обьяснении процесса кодирования, и не отразил явно этот момент. Для телевизоров коды включения программ совпадают с десятичными кодами. Т.е. 1 канал код 01h, второй - 02h и так далее. Повторюсь, тогда разработчики экономили ресурсы схемы.