Кое-что о самодельной оргтехнике

Автор: moai, moair0@rambler.ru
Опубликовано 30.12.2013
Создано при помощи КотоРед.

(новогодний подарок Коту)

Предлагаемое вниманию устройство появилось на свет дабы немножко облегчить страдания секретарше директора, существу незлобливому, доверчивому и несколько… хм… безалаберному (всё перечисленное – конечно же, по молодости), которую отдельные представители администрации пытаются научить порядку и аккуратности (по моему мнению) не самыми полезными для общего дела методами. К примеру, вместо того, чтобы поставить ей на рабочее место аппарат с определителем номера, они заставляют её выпытывать номера телефонов у позвонивших и записывать в журнал!

Поскольку денег на приобретение вышеупомянутой оргтехники никто заложить в бюджет не собирался, я, застав как-то бедного ребёнка в чувствах, крайне расстроенных из-за того, что один из «жирных» заказчиков бросил трубку раньше, чем у него успели узнать, куда следует перезвонить, решил повлиять на ситуацию доступными средствами.

Перво-наперво позвонил на городскую АТС, с которой нам поданы телефоны. Узнал, что оказывается, нам, как VIP-клиентам, услуга «Определение номера вызывающего абонента методом FSK» (иначе – CLIP FSK) предоставлена ещё со времён царя Гороха – как говорится, бери и пользуйся. Достаточно только подключить аппарат с должной функцией. Какая именно должная? Это мне тоже охотно объяснили: данные о номере вызывающего абонента доставляется, как описано в документе ETS 300 659-1.

Выудив из загашников I-net-а пару этих бумаг, почитав на досуге их, а также то, что писали и делали в этом направлении до меня, решил, что особых сложностей возникнуть не должно: данные передаются по V.23, аббревиатура способа и есть FSK (по-нашему – частотная манипуляция). И двинулся в магазин радиодеталей. А там…

Скажите, уважаемые, а как вам ATtiny13 в DIP8 за 140,00 рублей? Я уже не говорю о цене того, что можно хоть как-то пристроить к USB-шине. По-видимому, местные торгаши посчитали, что ценность микросхем должна со временем пребывания на складе только расти. Как у антиквариата. Начал вспоминать, чем ещё в этой и прошлых жизнях приходилось детектировать частотно-манипулированный сигнал. Забрёл на www.alldatasheet.com, поискал готовые декодеры – никто в городе не продаёт, и никогда не продавал. Зато нашёл специализированную микросхему для организации петель ФАПЧ - CD4046. И, вроде, в наличии. Бегом а магазин, на стене – ценник: 8,00 руб. БЕРУ !!!

Продавец (лениво):    С вас 16,00 руб.

Я: Как так? Написано же – 8!

Продавец (лениво):    Это в планарном корпусе. Так их уже давным-давно нет. А эта – вообще последняя.

От же, мироеды! Пришлось взять за 16. Ну да ладно, зато теперь можно и за дело приняться.

Схемное решение самоочевидно:

Схема декодера.

Частотно-манипулированный согласно V.23 сигнал с линии поступает на усилитель-ограничитель с дифференциальным входом, выполненный на 1/4 ОУ К1401УД3 (A1.1). С его выхода усиленный сигнал подаётся два амплитудных дискриминатора, также выполненных на 1/4 ОУ К1401УД3 каждый. Один (A1.2) вырабатывает положительные импульсы, когда уровень положительного напряжения на входе превышает +0,5Uст, а другой (A1.3) - когда уровень отрицательного напряжения на входе становится ниже -0,5Uст стабилитрона VD1. Выходные импульсы дискриминаторов складываются схемой ИЛИ, собранной на диодах VD2, VD3 и резисторе R7. Таким образом, сформированный суммарный сигнал имеет двойную частоту входного и не зависит от начальной фазы последнего. Через ограничитель входного тока R8 суммарный сигнал подаётся на вход петли ФАПЧ. Обратная связь осуществляется с выхода фазового компаратора II. Задающий генератор, управляемый напряжением, (далее - ГУН) при отсутствии входного сигнала настроен чуть ниже удвоенной частоты, на которой при скорости 1200 бод согласно V.23 передаётся сигнал уровня лог. "1". Напряжение с выхода фазового компаратора через ФНЧ R10C4 поступает на вход ГУН и - через встроенный истоковый повторитель - на вход решающего компаратора, выполненного на 1/4 ОУ К1401УД3 (A1.4). Сигнал на выходе решающего компаратора и представляет собой декодированные данные, поступившие на вход устройства.

Питание декодера - симметричное двухполярное, осуществляется: "+" - от линий DTR и RTS, "-" - от линии TxD. Для того, чтобы не задаваться вопросом, может ли выходной ток порта RS232 повредить компоненты при переполюсовке питания, в вышеуказанные цепи включены отсекающие диоды VD4...VD6 в соответствующей полярности. Они шунтированы по переменному току танталовыми конденсаторами C6 и C7. Напряжение питания микросхемы петли ФАПЧ стабилизировано параметрическим стабилизатором, выполненным на стабилитроне, встроенном в микросхему, резисторе R11 и танталовом конденсаторе C5. Оно же подаётся на делитель, определяющий порог срабатывания решающего компаратора.

Заранее предполагаемые трудности с налаживанием не оправдались. Не смотря на примитивность схемотехники, фактически оказалось, что достаточно подобрать ёмкость конденсатора C3 и суммарное сопротивление резисторов R13 и R14, задающих частоту свободных колебаний ГУН. Измеренные после отладки значения, характерные для оказавшегося в руках экземпляра CD4046BE:

Здесь "китайские" единицы означают, что измерения были сделаны осень холосим и десёвым прибором M890F крайне китайского происхождения, дающим расхождение измеренных значений ёмкости одного и того же конденсатора на пределах 20 нФ и 200 нФ свыше 20%. В виду этого M890F использовался только для сравнительных измерений на одном пределе в процессе подбора постоянных деталей, дающих в точности такие же измеренные значения, что и детали макета. Кроме того оказалось, что "китайская" секунда, относительно которой нормируется "китайский" Гц частотомера, встроенного в M890F, процентов на 12...15 длительнее "советской". Поэтому частота свободных колебаний ГУН выставлена по прогретому в течение часа Ч3-38 и составляет 2,52...2,56 кГц во всём диапазоне рабочих температур.

Важными являются требования к стабильности параметров C3 и R13. Прогрев пальцами первоначально включённого в макет C3, имевшего маркировку группы ТКЕ Н70, показал, что декодер прекращает нормальную работу в течение полуминуты (а Н70 - всего лишь образчик недобросовестной рекламы: вместо того впору было нанести все М70000). Переменные резисторы на органическом основании также категорически не подходят. В готовом изделии вместо переменного резистора R13 впаяна пара постоянных. C3 составлен из трёх, включённых параллельно: два - номиналом 6800 пФ - имеют группы ТКЕ П210 и М220. Подбором третьего - номиналом 3300 пФ группы П120 - подогнано значение ёмкости под отлаженный макет при температуре 19°C.

Корпусом прибора послужило защёлкивающееся мотовильце для кабеля от чего-то, найденное в ящике с хламом. Монтаж первого (и последнего) экземпляра устройства в виду ограниченности запаса времени был выполнен на куске двусторонней макетной платы из фольгированного стеклотекстолита с металлизированными сквозными отверстиями с шагом 2,5 мм. Форма и размеры платы обусловлены использованным корпусом:

Размеры печатной платы.

Внешние углы были скруглены и подогнаны по месту так, чтобы корпус нормально закрывался.

Для тех, кому (из чистого любопытства) захочется повторить данное изделие в том же форм-факторе, но на более культурной основе, я приложил проект печатной платы, подготовленный в Sprint Layout 5.0 под типоразмеры деталей, приведённых в спецификации к схеме:

Вариант печатной платы.

Форма и размеры печатной платы в проекте FSKdecoder.lay повторяют таковые у реально работающего устройства; сам проект приведён справочно, как возможный вариант.

Работой декодера управляет программа FSKdecoder.exe, находящаяся в приложенном архиве 01.zip. В нём же – подробная инструкция. Для работы достаточно распаковать содержимое архива в к.-л. отдельную папку (для удобства последующего удаления, если что).

Исходные тексты проекта (для особо интересующихся) также приложены, они находятся в файле ~02.zip (целый день комментировал...).

Как ни странно, но то, что было сделано, конечной потребительнице понравилось.

Да, и какой, спросите вы, с того гешефт? - А вполне осязаемый: две маленькие молочные шоколадки - внуку и внучке. Так что затраты были отбиты с положительным балансом.

* * *

Дорогие все-все-все !

Поздравляю с наступающим Новым годом !!!

Желаю здоровья, достатка и много-премного всего приятного, полезного и интересного !

Файлы:
Управляющая программа и справка по ней
Справочный листок по CD4046BE
Исходные тексты проекта управляющей программы

Все вопросы в Форум.