Чарльз Платт – Электроника для начинающих (2-е издание) (страница 60)
Вспомните о том, что мы не собираемся подавать какое-либо напряжение на этот провод. Мы всего лишь собираемся возобновить соединение жилы, которую вы разрезали, с помощью контактов реле. У вас не должно возникнуть проблем, если вы сохраняете самообладание, когда ищете тот единственный провод, который запускает все. Сверьтесь в онлайн-источниках с руководством по эксплуатации вашего компьютера, если вы в самом деле обеспокоены возможностью что-либо испортить.
После того, как вы найдете требуемый провод и разрежете только один из его проводников, на протяжении следующих шагов ваш компьютер должен оставаться неподключенным к сети.
Найдите место, где провод от кнопки подключается к материнской плате. Обычно это небольшой разъем. Вначале пометьте его так, чтобы вы знали, как правильно вставить его обратно. Еще лучше, сфотографируйте. Затем отключите его, пока вы будете выполнять следующие операции.
Снимите изоляцию с обоих концов провода, который вы разрезали, и припаяйте дополнительный отрезок двухжильного провода, как показано на рис. 4.105, с термоусадочной трубкой для защиты паяных соединений. (Это очень важно!)
Соедините удлинительные провода с контактами реле, убедившись в том, что эта пара контактов, которая замыкается, когда реле будет получать питание в процессе разблокировки. Вы же не хотите допустить ошибку и заблокировать компьютер, думая, что разблокируете.
Рис. 4.105. При соединении кодового замка с обычным настольным компьютером нужно перерезать один проводник кабеля от кнопки включения питания, припаять удлинительные провода и защитить соединения термоусадочными трубками
Соедините заново разъем с материнской платой, подключите компьютер к сети и нажмите кнопку запуска. Если ничего не происходит – это хорошо! Теперь введите секретную комбинацию на клавиатуре (удерживая кнопку питания, чтобы подавать его от батареи), должен зажечься зеленый светодиод. Теперь попробуйте снова нажать кнопку запуска на компьютере, и все должно заработать – если вы успели нажать кнопку в течение 30 секунд, как это предусмотрено нашей схемой.
После проверки работоспособности схемы осталось лишь смонтировать ее. Не забудьте только полностью снять корпус с компьютера, если вы задумали сделать в нем отверстия, как показано на рис. 4.106.
Рис. 4.106. Вариант установки кнопочной панели (не обязательно повторять)
Возможные усовершенствования
После завершения любого проекта всегда можно что-то улучшить.
Использование клавиатуры. В предыдущем издании этой книги для этого устройства я предлагал использовать цифровую клавиатуру. Некоторые читатели сетовали, что такая клавиатура стоит очень дорого, другие же сталкивались с трудностями при поиске правильного типа клавиатуры. Поразмыслив немного, на этот раз я решил применить обычные кнопки. Их легко устанавливать в макетную плату, а при изготовлении законченного устройства можно просто смонтировать восемь кнопок на квадратной панели из металла или из пластика. Но промышленная клавиатура все же предпочтительнее, если только в ней нет
Питание реле. Возможно, вы задаетесь вопросом, хватит ли напряжения на выходе таймера 555 для надежной работы реле. Этот же вопрос я обсуждал в эксперименте 15, когда решил не подавать питание через комбинацию «транзистор-диод». Проблема в том, что напряжение от таймера 555 изменяется в зависимости от величины нагрузки на выходе. Именно поэтому я рекомендовал для этого эксперимента реле с высокой чувствительностью. Обычно оно потребляет в три раза меньший ток по сравнению с реле стандартного типа. Мне показалось, что этого достаточно для проверки работоспособности. Примите во внимание, что я хотел подобрать один тип реле для всех экспериментов этой книги. Тем не менее, если вы планируете встроить эту схему в компьютер, и она непременно должна работать все время, даже когда ваша 9-вольтовая батарея немного разрядится, можно рассмотреть вариант замены на реле, работающее от 6 В. Правда, возникает вопрос, не будет ли выход таймера перегружать реле? Не обязательно. Некоторые реле устойчивы к перенапряжению. Например, технический паспорт 6-вольтового реле марки G5V-2-H1-DC6 компании Omron допускает подачу максимального напряжения в 180 % от номинального. Как всегда, лучший совет – тщательно продумайте всю схему, рассмотрите варианты и сверьтесь с техническими паспортами компонентов.
• Защита компьютера. Чтобы сделать защиту еще более надежной, можно заменить все обычные винты их аналогами с индикацией вскрытия. Естественно, вам понадобится специальный инструмент, чтобы установить эти винты (или удалить их, если по каким-то причинам ваша система кодового доступа дала сбой).
• Обновление кода. Еще одним улучшением могла бы стать возможность изменения секретного кода при необходимости. Это будет сложно, если устройство спаяно на печатной плате, однако можно установить миниатюрные разъемы, которые позволят вам поменять провода местами.
• Саморазрушение компьютера. Для тех, кто подозрителен до крайних пределов, можно настроить все так, чтобы введение неправильного кода запускало второе реле, выдающее большой ток, который создаст значительную перегрузку, расплавит процессор и уничтожит жесткий диск. Можно рассмотреть установку «реле самоуничтожения», которое будет подавать повышенное напряжение на вход 5 В постоянного тока. Но я не стал бы рекомендовать этот вариант.
Впрочем, этот способ тоже обладает некоторыми достоинствами. Порча аппаратного обеспечения имеет больше преимуществ, чем программные средства для стирания данных: быстрота, трудность остановки и необратимые последствия. Поэтому, когда Роспотребнадзор[11] заявится к вам домой и попросит включить компьютер для поиска пиратских файлов, можете «случайно» дать им неправильный код разблокировки и спокойно подождать, пока запахнет расплавленная изоляция или возникнет вспышка рентгеновского излучения, если вы дошли до ядерного варианта (рис. 4.107).
В реальности же ни одна система не является полностью защищенной. Ценность устройства аппаратной защиты состоит в том, что даже если кто-то и обойдет ее (например, отыскав способ выкрутить винты с индикацией взлома, или просто вырезав вашу панель из компьютера ножницами для резки металла), то сразу будет заметно, что что-то произошло (особенно, если нанесете небольшие капли краски на винты, чтобы стало видно, выкручивали ли их). А если у вас установлена программа защиты с помощью пароля, и кто-то обошел ее, то можно и не догадываться о взломе системы.
Рис. 4.107. Для абсолютных параноиков: система самоликвидации, управляемая секретной комбинацией клавиш, обеспечивает усиленную защиту от похищения данных или постороннего вмешательства
Эксперимент 22. Кто быстрее?
Следующий проект с использованием цифровых логических микросхем познакомит нас с концепцией обратной связи, когда выходной сигнал подается обратно, чтобы влиять на вход – в данном случае, блокируя его. Устройство будет небольшим, но довольно изящным, а полученные сведения пригодятся вам в будущем.
Что вам понадобится
• Макетная плата, монтажный провод, кусачки, инструмент для зачистки проводов, мультиметр
• Источник питания на 9 В (батарея или сетевой адаптер)
• Логическая микросхема 74НС32 (1 шт.)
• Таймеры 555 (2 шт.)
• Однополюсные ползунковые переключатели на два направления (2 шт.)
• Кнопки (2 шт.)
• Резисторы с номиналами 220 Ом (1 шт.), 2,2 кОм (1 шт.) и 10 кОм (3 шт.)
• Конденсаторы емкостью 0,01 мкФ (2 шт.), 0,1 мкФ (1 шт.) и 0,33 мкФ (1 шт.)
• Стабилизатор напряжения LM7805 (1 шт.)
• Стандартные светодиоды (2 шт.)
• Слаботочный светодиод (1 шт.)
Цель проекта
В телевикторинах участники соревнуются в ответах на вопросы. Первый человек, который нажмет кнопку ответа, автоматически блокирует других участников таким образом, что их кнопки становятся неактивными. Как собрать схему, которая делает то же самое?
Если вы поищете в онлайн-источниках, то найдете достаточное количество любительских сайтов, предлагающих устройства, работающие подобным образом, но они будут лишены возможностей, которые я считаю необходимыми. Подход, который я собираюсь предложить, одновременно прост и тщательно продуман. Он прост, потому что содержит очень мало микросхем, но в то же время предусматривает «контроль со стороны ведущего», чтобы сделать игру более реалистичной.
Сначала мы проверим идею в варианте с двумя игроками. После этого я покажу, как его можно расширить для четырех и более игроков.
Формулировка концепции
Мне хотелось бы показать, как проекты подобного рода вырастают из начальной идеи. Я надеюсь, что, проведя вас по стадиям разработки схемы, смогу вдохновить вас на реализацию в будущем собственных идей, которые окажутся более значимыми, чем простое копирование чьей-то работы.
Вначале рассмотрим основную концепцию: есть два человека, у каждого кнопка, кто первым нажмет свою кнопку, тот блокирует другого.
Иногда, если нарисовать эскиз, то он помогает лучше понять замысел, поэтому я начну с него. На рис. 4.108 сигнал от каждой кнопки проходит через воображаемый компонент, который я буду называть «блокиратором кнопки», активируемый кнопкой другого человека. Я пока не знаю наверняка, каким будет этот блокиратор кнопки и как он станет действовать, но сразу ясно, что при нажатии кнопки одним из игроков, он заблокирует кнопку другого игрока.