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 keyboard s, 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 различны: управление программой, требующее обязательного присутствие 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.

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.

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.

Собрать и подключить согласно электрической схеме (представленной на рис. 3.7.) 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 К561КТ3. В точку U_вх 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 КС156А, 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. 3.8 представлена общая схема подключений и цоколевка микросхем-коммутаторов К561КТ3, К564КТ3, К1561КТ3, К176КТ1 (все они взаимозаменяемы, однако особенность микросхемы К176КТ1– напряжение питания 9 В).

Микросхемы К561КТ3 (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 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 U_п или аналоговые уровни (еще одна приятная особенность данного типа микросхем) – от пика до пика U_п/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.

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.

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 (U_п 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.

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.