microgeek.eu

IMG_9487.JPG

Swoisty recykling ludków z płyt nie tylko głównych uszkodzonych komputerów lub takich, co czasy swojej świetności już dawno mają za sobą. Taki sobie komputerek przez jakiś czas dłuższy lub krótszy pracowicie poginał niosąc pomoc i wsparcie dla człowieka. Może więc zanim zasili wysypiska śmieci lub pójdzie na przemiał na odzysk złota, warto się nad nim przez chwilę pochylić, a nuż jest coś cennego lub zasługującego na ocalenie. Właściwie to trochę oszukuję na początek, gdyż nie dotyczy to jedynie elementów pochodzących z ogólnie pojętych komputerów, choć jest tego większość. Interesuje mnie wszystko, a takie „wysypisko” jest wręcz niewyczerpalnym źródłem dobra wszelakiego.
Na początku mojej zabawy w procki w czasach gdzie największą dostępną pamięcią było 1k*4 (układ 2114), pamięć o pojemności 32k*8 była niedościgłym marzeniem każdego.

IMG_9496.JPG

Dzisiaj to już nikogo nie rajcuje. Owszem parę sztuk zostało pozyskane przedłużając ich żywot i nawet radośnie śmigają do tej porty. Jednak czasami zadaję sobie ważne pytanie: po jaką … mi kolejna setka tych układów. Ale już na tych samych „resztkach” dysku twardego można namierzyć układ L6232. To jest sterownik silników od napędu talerzy w dysku.

IMG_9497.JPG

To już może okazać się całkiem ciekawym cósiem do zabawy, może jakaś mikromaszyna z tego wyjdzie, napęd już można powiedzieć, że jest. Zapewne nie będzie zbyt skomplikowanym analiza aplikacji układu i wyekstrahowanie przy pomocy nożówki większej całości, to już jakieś potencjalne środowisko do fajnych eksperymentów.

IMG_9498.JPG

Z kolei resztki, co kiedyś robiły za telefon komórkowy zawierają procesor DSP (TMS320). Jakieś 20 lat temu to próbowałem przekonać Texas'a na jakąś próbkę do zabawy. No wtedy nie wyszło, może teraz coś da się zdziałać. Potencjalne możliwości już są.

Układ MAX890

max890-t.png

Wyszarpnąłem go z jakiejś płyty laptopowej, która zaliczyła zejście. Szybkie sprawdzenie przy pomocy wujka googla i okazuje się, że to nawet całkiem fajny układ, który może mieć większe zastosowanie niż jedynie eksperymentalne zapoznanie się z nim. Podejrzewam, że w płycie głównej układ ten spełniał funkcję zgodną z jego przeznaczeniem, czyli komutował zasilanie dla złącza PCMCIA. Układ ma nieskomplikowaną aplikację, to może warto zadbać, by jeszcze do czegoś się nadawał.

max890.png

Układ w obudowie SO-8 ma wejście zasilania (IN – dwa piny) oraz wyjście zasilania na komutowane obciążenie (OUT – dwa piny). Zdublowane piny sugerują, że to przetwarza całkiem dużą energię. Tradycyjnie masa (GND). Wejście ON służy do załączenia napięcia na wyjściu. Stanem aktywnym (załączającym) jest zero logiczne. Niby w dokumentacji piszą to samo, ale moja natura sprawia, że wolę sam to sprawdzić. Wyjście FAULT to status sygnalizujący przeciążenie (w dokumentacji piszą, że również sygnalizuje przegrzanie – nie sprawdziłem tego, bo trzeba by było go nagrzać, a wiadomo: płyta solderless jest plastykowa, więc może nie tutaj). Jest to wyjście typu open drain, więc potencjalnie można takich kilka układów spiąć do jednego statusu. Ciekawym wejściem jest SET. Podłącza się tam rezystor do masy, który determinuje próg, po przekroczeniu którego sygnalizowane jest przeciążenie. W doku piszą, że maksymalny prąd jaki przetwarza układzik to 1.2A. To całkiem sporo jak na takiego anemika (nie można powiedzieć, że układ jest krzepkiej postury).
Podstawowa aplikacja to:

max890-apl.png

Rezystor przyłączany do wejścia SET można wyrachować z formuły podanej w dokumentacji, jest to (w Ω).

max890-form.png

Do celów badawczych wybrałem, by układ wyłączał się po przekroczeniu 500mA prądu. Z rachunków wychodzi tak 2.8k Ω. Pod ręką miałem opornik 3 kΩ, więc taki zastosowałem.
Układ próbny to:

max890-sch.png

Wstępnie podpolaryzowany do +5V przełącznik daje możliwość wysterowania układu.

IMG_9489.JPG

Przełączając przełącznik (podając na wejście ON) do stanu zera logicznego, układ MAX890 załącza napięcie na wyjście.

IMG_9490.JPG

Robi to całkiem dobrze: w stanie włączenia spadek napięcia na wyjściu w stosunku do wejścia jest rzędu kilkudziesięciu miliwoltów, w stanie wyłączenia jest praktycznie zerowe. No to dołączam do obciążenia krzepki rezystorek (3Ω), który gwarantuje przekroczenie 0,5A prądu obciążenia. Układ się wyłączył. Jest tak jak napisane: przy przeciążeniu napięcie na wyjście jest odłączane i sygnalizowany jest na wyjściu FAULT odpowiedni status.

IMG_9491.JPG

Przy pomocy oscylka wiadomo, że jak status (FAULT) sygnalizuje przeciążenie, to napięcie zjeżdża do zera. W normalnej pracy i w stanie wyłączenia na wyjściu panuje jedynka logiczna. Przy usunięciu przeciążenia wszystko wraca do normy.
Tak mi przyszedł do głowy śmieszny pomysł: rozbudować układ o parę elementów z cyfrówki i można zrobić coś na kształt bezpiecznika elektronicznego. Jak by całość sparować z jakimś prockiem, który by tym zarządzał, to powstała by możliwość wczytania statusu i „wiedzenie” o zdarzeniu. No do celów eksperymentu nie będę budował systemu prockowego, wystarczy jak będzie sygnalizacja przy pomocy diody LED.
Układ rozstał został rozbudowany do postaci:

max890-fuse.png

Jeżeli na wyjściu przerzutnika 74HCT74 jest zero, to bramka 74HCT32 przenosi sygnał z włącznika bez żadnych „zniekształceń”. W przeciwnym wypadku do wejścia ON dotrze jedynka logiczna, co oznacza, że należy wyłączyć napięcie na obciążeniu. Ten przerzutnik (zastosowanie 74HCT74 jest niewielkim przegięciem, ale prościej jest go użyć niż z bramek zbudować przerzutnik RS) jest ustawiany sygnałem z pinu FAULT i w ten sposób blokuje możliwość włączenia obciążenia. Ten stan jest sygnalizowany przez diodę LED (czerwona). By odblokować układ należy podać na wejście CLR impuls zera logicznego.
Z eksperymentów wyszła ważna uwaga. Początkowo nie było zastosowanego kondka na wyjściu FAULT (47μF) i układ zawsze się blokował, nawet jeżeli nie było przeciążenia. Dałem 47μF, bo taki akurat leżał obok na stole. Po prostu całość jest „za szybka”. Dodanie konda zwolniło trochę „elektrony”, więc całość zaczęła działać stabilnie.

IMG_9494.JPG

IMG_9495.JPG

Z eksperymentów zrobiłem filmik. Wyszedł troszkę nieostry, więc proszę o wybaczenie. Układ już rozmontowałem, więc powtórki nie będzie.

Max890.mov

Ja gdzieś tam "na tapecie" mam w planach przerobienie starego, sypiącego się laptopa (ale wyświetlacz sprawny) jako obudowę do tzw. pi-top'a czyli laptop gdzie płyta główna z peryfereriami podstawowymi i cpu stanowi Raspberry Pi. Jak (kiedyś w końcu się tym zajmę) to wrzucę zdjęcia i relację co do czego i jak podłączyłem i jak skonfigurowałem.
Normalnie obudowa do pi-top'a jest niesłychanie droga, a płaci się tylko (aż?) za obudowę plus klawiaturę i wyświetlacz (za to, co poza bebechami ma standardowy laptop).

DS1010
Cyfrowa linia opóźniająca

ds1010-t.png

Pozyskane w zamierzchłych czasach z jakiejś płyty prockowej (to była chyba z prockiem Z80) przeleżały w szufladzie baaardzo długo. Jak pamięć mnie nie myli, miały zastosowanie w obsłudze pamięci dynamicznych (zapewne chodziło o opóźnienie sygnału CAS względem sygnału RAS). Nawet miałem okazję układy te zastosować w praktyce. Obecnie, przy okazji robienia porządków, wypłynęły na światło dzienne.
Układ właściwie nie zawiera żadnych tajemnic i niespodzianek: bierze i się używa. Wygląda następująco:

ds1010.png

Sygnał przychodzący na wejście IN pojawia się na każdym wyjściu TAPn z tym, że na każdym kolejnym jest opóźniony w tym układzie (DS1010-100) o 10ns. Finalnie można uzyskać opóźnienie sygnału od 10ns do 100ns z rastrem 10ns. Producent gwarantuje tolerancję 5%, więc jest to dosyć fajny układ. W „tanich rozwiązaniach” stosuje się kilka bramek połączonych szeregowo, więc również można uzyskać coś na kształt linii opóźniającej. Jest tylko jeden problem: propagacja sygnału przez bramki jest słabo powtarzalna i do bardziej precyzyjnych zastosowań słabo się nadaje.
Właściwie, to układ jest mi dosyć dobrze znany, ale tak patrząc na te układy przyszła mi do głowy dosyć niezwykła koncepcja ich zastosowania. Idea sprowadza się do przepuszczenia przez bramkę EXOR (74HCT86) jakiegoś sygnału i sygnału opóźnionego, jak na rysunku:

wave1.png

Bramka EXOR „robi” za jednobitowy komparator. Jeżeli na obu wejściach jest identyczny sygnał, to na wyjściu EXOR jest zero logiczne. Jeżeli na wejściach są różne sygnały, to na wyjściu bramki jest jedynka logiczna. Pozwoli to na wygenerowanie krótkiego impulsu (przykładowo o czasie 100ns) po wystąpieniu zbocza narastającego jak i opadającego w „diagnozowanym” sygnale. Aby to zjawisko móc badać niezbędne jest odpowiednie „wyposażenie warsztatowe”. Sygnał wejściowy koniecznie musi być „czysty”, może on zostać wypracowany przez przerzutnik typu RS zbudowany na bramkach NAND. Dodatkowo potrzebna jest aparatura diagnostyczna, czyli coś co pozwoli zaobserwować zjawisko. Gołym okiem impulsu 100ns nie da się dostrzec (choć starać się można, ale chyba nie wyjdzie). Jako zespół monitorujący zastosowałem licznik (74HCT93 i cztery diody LED sterowane przez popularny układ ULN2803). Schemat jest następujący:

ds1010-sch1.png

Przerzutnik RS sterowany przełącznikiem P1 przy wciśnięciu pozwala wygenerować sygnał (zmienić stan z zera na jedynkę bez efektu dzwonienia styków) oraz wygasić wygnał (zmienić stan z jedynki na zero bez dzwonienia styków). Sygnał jest „zsynchronizowany” z diodą LED D1: dioda świeci → jest jedynka na wyjściu, dioda nie świeci → jest zero na wyjściu. Wygenerowanie jednego impulsu (za pomocą przełącznika) generuje na wyjściu bramki EXOR dwa impulsy dla licznika 74HCT93.
Układ badawczy to:

IMG_9505.JPG

IMG_9502.JPG

IMG_9507.JPG

Start impulsu (dioda zielona świeci) → licznik zliczył (wynik jest nieparzysty).

IMG_9503.JPG

Stop impulsu (dioda zielona nie świeci) → licznik zliczył (wynik jest parzysty).

IMG_9504.JPG

W trakcie eksperymentów zauważyłem, że układ całkiem sobie nie radzi, jeżeli opóźnienie sygnału wynosi 10ns (zrobił się jakiś generator, bo ledowy wyświetlacz oszalał). Dla opóźnienia 20ns nadal działał krzywo, ale już nie generował. Od 30ns do 100ns działa stabilnie. To sugeruje, że całość jako zespół nie nadąża lub nie dostrzega tak krótkich impulsów. Nawet nie każdy oscylek jest w stanie coś konkretnego powiedzieć, bo jak tu zaobserwować pojedynczy impuls o czasie trwania 10ns lub 20ns (choć w świecie kwantowym to bardzo długi czas w porównaniu do czasu życia niektórych cząstek elementarnych).
Wyszedł nam podwajacz częstotliwości impulsów. Rzecz jasna nie każdą częstotliwość można podwoić. Jeżeli przyjąć opóźnienie za 100ns, to czas trwania jedynki musi być dłuższy niż 100ns a to prowadzi do częstotliwości 5MHz. Chociaż mogę się mylić, bo nie chce mi się zbytnio wgryzać w te zjawiska. Bezpiecznie można przyjąć, że częstotliwość 1MHz da się przerobić na 2MHz.
Zamiast bramki EXOR można zastosować inne kombinacje, co pozwala na uzyskanie różnych innych efektów. Przykładowo dla

wave2.png

produkowany jest jeden impuls na narastające zbocze w sygnale wyjściowym. Ogólnie inwencja twórcza jest nieograniczona.

------------------------------ edit ---------------------------
Zapomniałem dodać kawałek filmu, to ważny dokument

DS1010-M.MOV

AV9107
Generator

AV9107-t.png

W cyfrówce zwykle tak bywa, że układy muszą być napędzane sygnałem zegarowym. Wynika to z tego, że praktycznie nie zdarza się, by układy logiczne zawierały jedynie logikę kombinacyjną. W większości przypadków takie coś należy rozpatrywać jako automat synchroniczny, a ten musi być napędzany sygnałem zegarowych. Nikogo nie trzeba przekonywać, jak ważna jest stabilność tej częstotliwości. Rozwiązanie opierające się o układ RC ma tendencję do „pływania”, a istotna jest stałość. Zostało nawet wymyślone rozwiązanie by zapewnić właściwe warunki do pracy. Nazywa się ono rezonator kwarcowy. Niestety taki rezonator (popularnie zwany kwarcem) sam w sobie nie jest generatorem a jedynie wzorcem tej częstotliwości (jak wzorzec metra w Sevres pod Paryżem , jak podaje wikipedia, to nieduże miasteczko, czyli nawet całkiem spoko miejsce).
By kwarc był użyteczny, to wymaga odpowiedniej obróbki, takiego układu, który wydusi z niego użyteczny, stabilny sygnał. Kiedyś, w zamierzchłych czasach, do obsługi kwarca używałem układu na bramkach lub negatorach logicznych. Jest to proste rozwiązanie z tzw linearyzowanymi bramkami. Ze swej własnej praktyki wiem, że to rozwiązanie do idealnych nie należy. Jego główną wadą jest wrażliwość na technologię wykonania funktorów logicznych. Jak dla układów bipolarnych (czyli serii typu 74LSxx) działa, to wymiana układów na CMOS (czyli serii typu 74HCxx czy 74HCTxx) może już być przeszkodą do osiągnięcia oczekiwanego celu.

gen-ttl.png

I tak całkiem przypadkiem natrafiłem na wspomniany wyżej układ: AV9107. Nie pamiętam, skąd pochodzi. Zapewne z jakiejś płyty komputerowej, bo przecież nie z kosmosu. Przeleżał w szufladzie ileś lat i nagle wyszedł na światło dzienne. Nawet w necie dało się odnaleźć jego dane, więc wiadomo jest co on zacz i co mu trzeba zrobić, by zadziałał.

av9107.png

Klasycznie na GND i VDD układ dostaje papu (dałem mu 5V, ale można dać nawet 3,3V). Nóżki X1 i X2 objąć kwarcem. Wyjście sygnału fali prostokątnej jest na REFCLK. Okazuje się, że „ma on w sobie moc”, posiada wewnątrz układ PLL i jest wstanie pomnożyć częstotliwość sygnału zegarowego przez ileś. Pytanie ile? Ten ma wejścia FS0 i FS1, które akceptują poziomy logiczne i należy je traktować jako wejścia w systemie binarnym. Daje to cztery kombinacje „pomnożnika” dla PLL. W docu jest napisane, że jeżeli jest rezonator kwarcowy o magicznej (dla PC-ów rzecz jasna) częstotliwości, to na wyjściu CLK dostaniemy to co włożymy pomnożone przez ileś.
Magiczność częstotliwości (14.318MHz) to częstotliwość taktowania pierwszych kart graficznych. Choć już takie nie występują, to pozostało jakieś przywiązanie do niej (siła przyzwyczajenia jest ogromna).
I tak jest:

• dla FS1=0 i FS0=0 → na CLK wychodzi 40.01MHz,
• dla FS1=0 i FS0=1 → na CLK wychodzi 50.11MHz,
• dla FS1=1 i FS0=0 → na CLK wychodzi 66.61MHz,
• dla FS1=1 i FS0=1 → na CLK wychodzi 80.01MHz.

No to zabawę czas zacząć. Układ badawczy jest następujący:

av9107-sch.png

Rzeczywiście robi to co do niego należy. Na wyjściu REFCLK zawsze jest fala prostokątna o częstotliwości determinowanej przez kwarc, sprawdziłem dla kilku.

IMG_9527.JPG

Oscylek mówi prawdę (kwarc jest na 7.3728MHz):

refclk.png

Manipulując przełącznikami w DIPSWITCH na CLK występują różne częstotliwości.

IMG_9528.JPG

Niestety nie miałem kwarca na 14.318MHz (znaczy gdzieś muszę mieć, bo w końcu rozebrałem kilka płyt głównych, ale się zapodział). Zastosowałem kwarc o częstotliwości 7.3728MHz. Ma on częstotliwość tak mniej więcej dwa razy mniejszą od „magicznej”. Nawet przybliżone rachunki potwierdzają przypuszczenia: pomnożniki PLL wbite w układ są stałe i na CLK występuje częstotliwość podstawowa pomnożona przez ileś. Istnieje możliwość podniesienia częstotliwości własnej na wyższy poziom.

20MHZ.png

Dla FS=00, występuje proporcja: zamiast oczekiwanej 40.01MHz zaistniała 20.6MHz (około połowy). Podobnie jest dla innych kombinacji na wejściach FS.

25MHz.png

Zamiast docelowej 50.11MHz wystąpiła 25.8MHz. Podobnie jest dla każdej innej kombinacji.
Tak reasumując, to całkiem fajny układ. Zamiast trafić gdzieś na wysypisko śmieci zostanie zastosowany do jakiegoś bardziej szczytnego celu. Jeszcze nie wiem co to będzie, ale będzie.

FS741 – o generatorach raz jeszcze

fs741-t.png

Generator, jak sama nazwa wskazuje, wytwarza jakiś tam przebieg. Rzecz jasna w kompach najważniejszy jest prostokątny do napędzania różnej maści procków i innych układów stowarzyszonych (a jest tego trochę). Także na jakiejś płycie laptopowej namierzyłem taki oto generatorek: FS741. W wielu konstrukcjach cyfrowych takie coś się przydaje, by nie powiedzieć, że jest bezcenne. Nie żebym zamierzał popełnić coś choćby w krótkiej serii, bo zaopatrzenie w takie detale jest „słabe”. Swoisty recykling ma tą cechę, że jest słabo powtarzalny (szczególnie dla układów z piętnem: obsolete). Taka każda sztuka to wręcz indywidualność na kosmiczną skalę. Jeżeli taki laptopek rodem z końca ubiegłego wieku lub początków bieżącego bazował na pewnych komponentach, to te komponenty razem z nim zaczynają niejako tworzyć wartość muzealną. Nie przeszkadza to czasem pochylić się nad „tymi sierotami” i zapoznać się z nimi. Daje to ciekawe spojrzenie na historię ewolucji rozwiązań. Doskonale pamiętam, jak w pierwszych PC-tach typu XT, na płytach głównych budowane były generatory kwarcowe na bramkach logicznych. Później zaczęły pojawiać się scalone generatory, które zajmowały się produkcją jedynie fali prostokątnej. Eskalacja zapotrzebowania na moc obliczeniową doprowadziła do powstania specjalizowanych elementów do wytwarzania sygnału zegarowego dla procka, układów peryferyjnych oraz pamięci SDRAM. We współczesnych rozwiązaniach można znaleźć tego całe bogactwo, jak przykładowo:

IMG_9535.JPG

Ale to ma dużo nóżek i funkcjonalność ich jest przegięta, nie ten level.
Ale taki FS741 to już inna bajka, całkiem przyjazny w alternatywnych zastosowaniach, więc warto go ocalić przed odzyskiem złota. Ale by to zrobić, to konieczne jest bliższe zapoznanie się z tym bohaterem.

fs741.png

Znaczenia pewnych pinów można bez najmniejszych problemów domyślić się samemu. XIN, XOUT czy VDD i VSS to wręcz klasyka. Pozostałe piny mają następujące znaczenie: LF to filtr pętli sprzężenia zwrotnego. Układ FS741 wymaga zewnętrznego filtra pętli, aby zapewnić prawidłowe działanie i przepustowość dla danej częstotliwości wyjściowej. Ponieważ FS741 działa w szerokim zakresie częstotliwości, filtr pętli zmienia się w zależności od tej częstotliwości. Aby uzyskać najlepszą jakość, producent zaleca określone wartości elementów tego filtru (szczegóły można poznać). W eksperymencie uczestniczył rezonator kwarcowy o częstotliwości 7.3728MHz, więc układ eksperymentalny uwzględnił te wartości. Wejście REFOFF ma charakter cyfrowy (logiczny) i steruje wyjściem sygnału na REFOUT/RS0. Jak na tym wejściu panuje jedynka logiczna, to na REFOUT/RS0 są impulsy zegarowe. W przeciwnym wypadku na wyjściu panuje cisza. Na MODOUT/RS1 fala prostokątna wychodzi zawsze. Dodatkowo te nóżki są dwukierunkowe. W chwili załączenia zasilania stanowią wejście, którego stan zostaje zapisany w układzie i po tej operacji zmienia się ich charakter na piny wyjściowe. Jako wejście określają zakres częstotliwości rezonatora kwarcowego (widocznie układ musi sobie co nieco poprzestawiać w swoim DNA by śmigać jak należy w parze z przyłączonym kwarcem). By wnieść jakąś modyfikację stanu konieczne jest „przeładowanie” zasilania (wyłączyć i włączyć ponownie). To dosyć zastawiające rozwiązanie. Projektant zrobił, jak zrobił i tyle. Zastanawiałem się przez chwilę nad powodem takiego rozwiązania i doszedłem do wniosku, że nie jest ono pozbawione sensu. W końcu nikt nie zmienia kwarca w biegu, więc jak wystartuje z przyłączonym, to pomyka z nim już do końca.

fs742-sch.png

Posiłkując się dokumentacją jest następujący układ badawczy: w fazie startowej nóżki RS0 i RS1 „zaciągają” konfigurację jako RS0=0 i RS1=0 (dwa rezystory o wartości 4.7k przypięte do masy). Filtr na nóżce LF zgodnie z zaleceniem twórcy.

IMG_9532.JPG

IMG_9533.JPG

No i układ robi to co powinien. Na wyjściu (dla właściwego wysterowania REFOFF) jest powielony wzorzec częstotliwości rezonatora kwarcowego.

wave0.png

wave1.png

Znaczy układ nie dodaje nic od siebie (czytaj: nie posiada wewnątrz PLL – taki wniosek można wysnuć). To dobrze mu wróży i daje szansę zastosowania w jakimś projekcie. Jak zbuduję to napiszę o tym.

TPS2013 – układ dystrybucji zasilania w energię

tpsil00.png

Jak wygooglałem sobie, jaką funkcję realizuje ten układ, to pomyślałem, że to kolejny układ do komutacji zasilania do czegoś tam. Nic nowego i fascynującego. Przez chwilę zastanawiałem się, do czego go można zastosować i pomysł znalazł się w głowie natychmiast: włączanie podświetlenia dla modułów wyświetlaczy LCD. Przyznam, że problematyka ta często występuje w moich konstrukcjach. Z reguły podświetlenie jest włączone na stałe, ale czasami zachodzi nietypowa potrzeba związana z oszczędzaniem energii co jest szczególnie ważne w systemach zasilanych bateryjnie (wyświetlacz nie lampi się na stałe, tylko jest włączany w ważnych momentach i o tym decyduje naczelny procek). Wcześniej to stosowałem jakieś rozwiązania oparte na tranzystorach (niby żadna filozofia: tranzystor plus kilka oporników). W sytuacji zastosowania powyższego cosia, nie są wymagane żadne dodatkowe elementy (rezystora włączonego w szereg z podświetleniem LCD nie wliczam). W necie można znaleźć oferty sprzedaży typu: około 1$ za 10 sztuk. Dodając do tego, że układ może przetwarzać do 2A prądu obciążenia, więc dlaczego nie... By sprawnie się posługiwać nowym cosiem, należy bliżej zapoznać się z owym bohaterem.

tpsil01.png

Aplikacja układu jest wręcz banalna, nic skomplikowanego. Układ badawczy (badania zawsze warto zrobić), to:

tpsil02.png

w realu:

tpsil03.JPG

Włączając układ na +5V mamy:

tpsil04.JPG

Strata napięcia 170mV nie jest jakaś kosmiczna i jest do zaakceptowania. Przy zasilaniu na +3,3V układ prezentuje się trochę lepiej.

tpsil05.jpg

Strata napięcia jest mniejsza. Obciążenie dosyć znacznym prądem (w porównaniu do zapotrzebowania ze strony modułu LCD) jakoś nie odbiły się negatywnie na układzie. No to już wiadomo, jak będzie odbywało się następne spotkanie z układem.

tpsil06.png

Układ MIC2525 - zasilanie USB

mic2525il00.png

Otworzył się róg obfitości, w PC-towym śmietniku można znaleźć wszystko. Kolejny wariant, który może nadawać się do sterowania podświetleniem w module LCD. Jak dobrze się przyjrzeć różnym płytom, to oferują one do odzysku całkiem sporą gamę układów o funkcjonalności nadającej się do sterowania podświetleniem (wiadomo, światełko jest ważne). Wymieniony wyżej układ, MIC2525 od Micrel, to układ do sterowania zasilaniem wyjść USB w kompach. Skoro może być obciążony złączem USB, to nie widzę powodu, by nie nadawał się do obciążenia podświetleniem. Potencjalnie może nadawać się do tego zastosowania, ale badania musi przejść.

mic2525il01.png

Układ w obudowie SO-8. Niektóre druciki scalaczka nie wymagają dodatkowych wyjaśnień, każdy może sam to odkryć. Dodam tylko to, że EN – to włączenie do pracy i stanem aktywnym jest logiczne zero. No tu można mniemać, że jest jakaś niekonsekwencja w oznaczeniach. Symbol EN sugerowałby, że stanem aktywnym jest stan jedynki logicznej. No ale... nie ja tworzyłem dokumentacją do tego scalaka, więc nie będę polemizował z autorami. FLG to zwrotny status (wyjście jest typu otwartego drenu, więc wymaga podpolaryzowania opornikiem), który sygnalizuje przegięcie w poborze prądu obciążenia.
Układ badawczy to:

mic2525il02.png

W realnym świecie przestawienie hebelka w DIPSW powoduje włączenie lub wyłączenie napięcia na obciążeniu. Rezystor 6Ω, to całkiem sporo, ale jakoś dawał sobie rady. Włączone i wyłączone:

mic2525il034.jpg

I to nawet skutecznie → 0V. Wobec czego docelowa konstrukcja może wyglądać następująco:

mic2525il05.png

ST755 – inwerter napięcia

st766-00.png

O bardzo popularnym układzie ICL7660 to chyba słyszała większość, to znany układ który z napięcia dodatniego robi napięcie ujemne. Jednak układ ST755 już nie jest aż tak popularny, co nie znaczy, że nie należy się z nim zapoznać. Nawet nadarzyła się ku temu okazja, mianowicie rzeczony układ został namierzony w elektronice dysku twardego (oczywista, że nie znajduje się w każdym).

st766-01.JPG

Układ jest następujący:

st766-02.png

i ma na wlocie VIN dodatnie napięcie zasilające, które ulega magicznej przemianie na napięcie VOUT (tym razem już ujemne). Przydatną funkcją jest możliwość wyłączenia przetwornicy (nóżka SHDN). Podanie tam napięcia przekonuje przetwornicę do pracy, natomiast stan logicznego zera pozwala jej leniuchować.
Podstawową aplikację tego układu pokazuje rysunek:

st766-03.png

Zastosowanie indukcyjności pozwala mieć nadzieję, że jego wydajność prądowa będzie lepsza jak dla ICL7660 (ten to taki trochę anemik), więc postanowiłem zrobić odpowiednie badania. Prawdę mówiąc nie chciało mi się budować układu próbnego, bo jest kilka elementów „kłopotliwych” (jak 82pF czy 47pF), więc za pomocą gilotyny wyekstrahowałem interesujący fragment.

st766-04.JPG

I podlutowałem się do odpowiednich miejsc do tej okrojonej i zubożałej płytki drukowanej. Układ zadziałał z pierwszego kopa (właściwie to miał obowiązek odpalenia, gdyż jego aplikacja jest właściwa i w montażu nie ma pomyłek). Jedynie trochę zadałem sobie trudu by zweryfikować rzeczywistość z powyższym kawałkiem schematu. Poza procentowo niewielkimi różnicami w wartościach rezystorów i trochę większych w wartościach kondków, to jego aplikacja jest zgodna ze schematem. No musiałem to sprawdzić. Przy odpowiednim wysterowaniu (nóżka SHDN='1'), na wyjściu jest ujemne napiątko.

st766-05.JPG

Zmiana na SHDN='0' powoduje wyłączenie całości.

st766-06.JPG

Postanowiłem sprawdzić ile owa przetworniczka może. Dałem na obciążenie rezystor 10Ω. Okazało się, że trochę przesadziłem, bo układ trochę (a może nawet mocno) się wkurzył, wypuścił dymek i odmówił dalszej jakiejkolwiek współpracy. Z tego płynie dosyć istotny wniosek, by nie przeginać, bo wszystko ma swoją cierpliwość. Po jej przekroczeniu pewne akcje są już nieodwracalne: układ zaliczył zgon. W dokumentacji znalazłem informację, że jest on przewidziany na obciążenie 200mA (no to wszystko wyjaśnia). Jak wyszarpnę z jakiejś płyty śmieciowej drugi egzemplarz, to dokończę badań. Zadbam, by tym razem pacjent nie zszedł i dał się przekonać do większej współpracy.

IMG_0269_m.jpg

Keyb z odzysku
Dostałem do naprawy komp, taki nawet całkiem fajny.

IMG_0263.JPG

Niestety pomimo kilku prób reanimacji, niewiele wskórałem. Więc zamiast zasilić wysypisko śmieci, został dawcą narządów. Zainteresowała mnie właśnie klawiatura. W kontekście najbliższych planów, gdzie zamierzam zbudować własną wersję CA68 (odpowiednik CA80 ale na procku Motoroli), może się okazać całkiem wartościowym elementem. Wyekstrahowałem z niego klawikord.

IMG_0264.JPG

Jest przyłączony do płyty głównej poprzez tasiemkę na złącze ZIF.

IMG_0265.JPG

Niby standardowe złącze (rozstaw 1mm więc nie jakiś unikat), ale wymagane jest 34 piny.

IMG_0266.JPG

Próbowałem takie znaleźć w jakichś sprzedawalniach, ale poza ofertą zakupu jednocześnie kilku tysięcy sztuk nic nie znalazłem. No jest pod górkę, ale nic to, zawsze da się coś wymyślić. Padło na koncepcję odzysku złącza z płyty głównej. Pomysł jest super, ale ma jedną wadę: obecne sprzęty są lutowane bezołowiowo a to utrudnia odzysk. Padło na odzysk w większej skali: razem z kawałkiem PCB. No to zabawa na ostro (z gilotyną w roli głównej) bez oszczędzania.

IMG_0267.JPG

IMG_0268.JPG

Po przemyśleniach, to nawet doszedłem do wniosku, że to dobry pomysł. Złącze jest wystarczająco delikatne, a tu czeka je trochę walki (trzeba rozpoznać konstrukcję matrycy klawiatury, bo manuala do niej to się nie da uzyskać). Gdyby lutować nawet cieniutkie druciki do pinów złącza, to może skończyć się jej cierpliwość, a tak piny są unieruchomione przez kawałek PCB i są w ten sposób bezpieczne.
Omomierzem sprawdziłem każdą dwupinową kombinację na złączu: wszędzie jest przerwa → tego się spodziewałem (czyli rodząca się koncepcja rozwiązania ma rację bytu). Wcisnąłem kilka klawiszy jednocześnie (znaczy położyłem na klawikordzie coś ciężkiego, bo rąk za mało) i ponownie przeleciałem wszystkie dwupinowe kombinacje na złączu. Miernik beepnął w kilku kombinacjach. Przy okazji zmierzyłem rezystancję styków przy wciśniętym klawiszu: jest prawie zero, co dobrze wróży na przyszłość.
Teraz pozostaje wymyślić metodę rozpoznania, gdzie w złączu będą styki rzędów i kolumn (i ile ich jest). Jeszcze nie wiem jak to zrobić, ale coś wymyślę.

gaweł pisze: ... zamierzam zbudować własną wersję CA68 (odpowiednik CA80 ale na procku Motoroli...)

Moje marzenie sprzed trzydziestu pięciu z okładem lat... To se nevrátí .

Zegar pisze:To se nevrátí .

Wróci, wróci, spoko

Koncepcja rozpoznania walką

IMG_0271.JPG

No i wymyśliłem. Mam koncepcję pomiarową. Do tego dorobiłem specjalne przejście ze złącza ZIF na dwurzędową listwę pinową. Nie będę zaprzeczał, że praca była upierdliwa. W pierwszej kolejności dolutowałem się do styków złącza ZIF i zabezpieczyłem wszystkie kabelki klejem by nic się nie rozłaziło i wszystko było w kupie. Drugi koniec kabelków objął złącze golpinowe, jak raz do tego nadał się osprzęt od starych flopów.

IMG_0272.JPG

IMG_0273.JPG

W przypadku tego typu klawiatur należy spodziewać się rozwiązania matrycowego, czyli coś na taki kształt:

matrix1.png

Oczywiście, matryca nie ma obowiązku być ani kwadratowa (ta sama liczba rzędów i kolumn) ani nie muszą być „wypełnione” przyciskiem wszystkie „przecięcia” rzędów i kolumn. Nawet mogą być przykładowo dwie niezależne matryce.
Koncepcja jest następująca. Wszystkie wyprowadzenia zostają „obute” w diodę LED w następujący sposób:

matrix2.png

i przyłączone do jednego rzędu zasilanie przez rezystor. Powinna zaświecić „własna” dioda LED.

matrix3.png

Teraz oblatujemy klawiaturę naciskając jeden klawisz. Jeżeli zaświeci jakakolwiek inna dioda LED, to wskaże ona kolumnę skojarzoną z danym rzędem. Jeżeli nie zaświeci, no to sprawa jest nadal otwarta.

matrix4.png

Następnie zostaje przeniesione zasilanie do kolejnego rzędu i eksperyment zostaje powtórzony (oczywiście zdekodowane już kolumny zostają pominięte).

matrix5.png

Po „obmacaniu” wszystkich pinów na złączu ZIF można dla potwierdzenia próbować wcisnąć po dwa klawisze, ale tutaj już ilość możliwych kombinacji znacząco rośnie. Mogą zapalać się diody LED od rzędów, jaki i kolumn.

matrix6.png

matrix7.png

Kwestia podziału na rzędy i kolumny jest umowna i zależy od interpretacji. Generalnie zagadnienie jest symetryczne i rzędy można zastąpić kolumnami a kolumny rzędami.

Jak ważny jest własny eksperyment, nie trzeba chyba przekonywać. Czasami rzeczywistość potrafi zaskoczyć (nie wszystko da się wymyślić).

img_0282.jpg

img_0280.jpg

Z badań wychodzi, że kilka początkowych linii nie wykazuje żadnych reakcji na naciskane klawisze. Pozostałe to spoko, pozwalają oblecieć wszystkie klawisze, choć ich rozkład w niektórych przypadkach jest zastanawiający. Tak się zastanawiam: co to może znaczyć?

gaweł pisze:Tak się zastanawiam: co to może znaczyć?

Z klawiaturami różnie bywa. Moja XT przestała działać, więc chciałem coś zaradzić... Okazało się że matryca jest 3D.

Na razie się poddałem.

Widzę z fotki, że masz zabytek klasy zero. Po matrycy widać, że ma 10 funkcyjnych z lewej strony w pionie. To były moje ulubione, tam ergonomia była przemyślana. Niestety życie zmusiło mnie do przestawienia się, bo takie wyginęły w przyrodzie i długo nie mogłem się przyzwyczaić do nowego standardu, ale to już przeszłość.

Kombinatoryka stosowana

Dokonane zostały pomiary, czyli jaki pin jest łączony z jakim pinem w sytuacji naciśnięcia określonego znaku na klawiaturze. Numeracja pinów dotyczy złącza dwurzędowego goldpin (choć w gruncie rzeczy odpowiada numeracji jednorzędowego złącza ZIF).

IMG_0273.JPG

Więc w wyniku dosyć żmudnych pomiarów powstała specyfikacja co z czym jest połączone. Często nie dostrzega się rzeczywistych dochodzących sygnałów i ich zignorowanie skutkuje brakiem pełnej informacji. Oczywiście daje się to wykryć, gdyż analizując dane każdy klawisz powinien wystąpić dwa razy, gdyż przykładając sygnał wymuszający kolejno do każdego pinu, przy naciśnięciu tego samego klawisza odpowiedź musi pojawić się dwukrotnie (raz przy wymuszeniu poprzez styk rzędu i raz przy wymuszeniu poprzez styk kolumny). Proces jest trochę iteracyjny, gdyż swoiste gapiostwo zmusza do powtórzenia pewnych czynności. Suma sumarum mam pełną specyfikację:

Teraz z tego wszystkiego należy wyciągnąć właściwe wnioski. Zakładając przykładowo, że pin 6 jest poprzez:

• klawisz (szary -) łączony z pinem 13
• klawisz (szary *) łączony z pinem 23
• klawisz (9 z klawiatury numerycznej) łączony z pinem 24
• klawisz (szary +) łączony z pinem 12
• klawisz (3 z klawiatury numerycznej) łączony z pinem 25
• klawisz (2 z klawiatury numerycznej) łączony z pinem 26
• klawisz (szary .) łączony z pinem 14
• klawisz (6 z klawiatury numerycznej) łączony z pinem 22

występujące piny nie mogą być kojarzone z rzędami a jedynie kolumnami (tu rzędem jest pin 6 a kolumnami styki 12, 13, 14, 22, 23, 24, 25, 26). Konieczne jest przeanalizowanie całej specyfikacji. Może tak się zdarzyć, że dojdzie do pewnej sprzeczności, czyli jakiś pin jest zakwalifikowany jako rząd oraz kolumna. To sugeruje błędne początkowe założenia (lub błędy pomiarowe) i konieczna staje się korekta, czyli poczynić inne założenia (lub wykonać pracę jeszcze raz). Proces może okazać się trochę iteracyjny.
Ostatecznie wychodzi że:

• pin 1 – brak reakcji
• pin 2 – brak reakcji
• pin 3 – brak reakcji
• pin 4 – brak reakcji
• pin 5 – brak reakcji
• pin 6 – rząd
• pin 7 – rząd
• pin 8 – rząd
• pin 9 – rząd
• pin 10 – rząd
• pin 11 – rząd
• pin 12 – kolumna
• pin 13 – kolumna
• pin 14 – kolumna
• pin 15 – rząd
• pin 16 – rząd
• pin 17 – rząd
• pin 18 – rząd
• pin 19 – rząd
• pin 20 – rząd
• pin 21 – rząd
• pin 22 – kolumna
• pin 23 – kolumna
• pin 24 – kolumna
• pin 25 – kolumna
• pin 26 – kolumna
• pin 27 – rząd
• pin 28 – rząd
• pin 29 – rząd
• pin 30 – rząd
• pin 31 – rząd
• pin 32 – rząd
• pin 33 – rząd
• pin 34 – kolumna

Do pełnej weryfikacji naniosłem informacje wynikające z powyższej specyfikacji na fotę i wyszło, że pokrywa wszystko. Jest OK.

IMG_0269_m2.jpg

Mając już odpowiednią wiedzę, docelowa konstrukcja staje się już czynnością wręcz automatyczną.

keyb500.JPG

Nowy stosik

Zbadana klawiatura okazała się trochę mało użyteczna: wymaga matrycy 20 x 9. To tak trochę sporo. Wymyśliłem nawet pewną redukcję liczby pinów portów i zamiast sterować z pinu każdy rząd/kolumnę to można zastosować rozwiązanie z multiplekserem i demultiplekserem. Przykładowo dwa układy 74154 i dwa układy 74151 (lub jeden 74150 ale może być trudniej dostępny). Redukcja wymaganych pinów jest dosyć znacząca, teraz wystarczy 5 + 4 piny. Nadal trochę mało wygodne.
Rozpuściłem wśród znajomych i przyjaciół odpowiednie „wici” i mam szybki odzew. Zjechało do mnie dużo, jest na bogato. Jeszcze trochę i będzie można otworzyć fabrykę. Są w różnym stanie: jedne lepsze inne bardziej sfatygowane. Najistotniejsze teraz jest to, że są nadzieje, że matryce będą mniej poj...ane (tasiemki są węższe).

keyb501.JPG

keyb502.JPG

Najbardziej cieszą mnie dwie sztuki: dwa kibordy od nadgryzionego jabłka.

keyb503.JPG

keyb504.JPG

Chociaż i te mają swoje „złoścliwości”: są nierozbieralne.

keyb505.JPG

Jest nadzieja na podłączenie się do klawiatury. Ma ona dosyć krótką tasiemkę wpiętą w niewielką płytkę (zapewne obrabia sama klawiaturę i panel dotykowy).

keyb506.jpg

Można ewentualnie usunąć scalaczki i podłączyć się do istniejących na PCB punktów testowych. Jest to jakieś rozwiązanie.
W drugiej makowej klawiaturze (oczywiście jest monolitem) jest deko lepiej. Nawet zachowała się tasiemka do podłączenia do płyty głównej.

keyb507.jpg

Tak mi chodzi po głowie koncepcja odzysku kompletu. Zakładając, że kibord z obsługą nie są uwalone, to może by się dało... pójść na całość. PC-towe klawikordy i myszaki mają 4-żyłowy kabelek: dwa na zasilanie i dwa sygnałowe. Można przypuszczać, że w makach może być podobnie.
Ciekawe czy jest gdzieś w necie opisana idea komunikacji w klawiaturą w jabłkowym wariancie?

Odzysk klawikordu

Wziąłem na warsztat kibord od MAC'a. By ichni procek mi nie bruździł w pracach usunąłem do skutecznie (nie znaczy brutalnie, tylko tak po prostu, cyk... i nie ma). Na płytce były pady diagnostyczne (do każdego styku na złączu do matrycy klawiszowej), więc wykorzystałem nadarzającą się okazję.

keyb601.JPG

No trochę to praca jak dla mnicha, ale zrobiłem co należy. Złącze do matrycy ma 26 pinów, z czego dwa to dioda LED od Caps Lock. Na matrycę zostaje 24 piny, trochę sporo.

keyb602.JPG

By to miało jakąś „wartość użytkową” na warunki domowo-amatorskie, to drugi koniec drucików jest lutnięty do GOLDPIN 2 x 13.

keyb603.JPG

Na koniec by wszystko trzymało się kupy i nie rozlazło, druciki zalałem klejem.

keyb604.JPG

Teraz muszę poczekać, aż klej zwiąże wszystko do kupy. Jak będzie gotowe, to można będzie zrobić „badanie naukowe” nad budową matrycy.