Так можно ли защитить АОН от сбоев?

Журнал "Радио", номер 1, 2000г.
Автор: Д. Никишин, г. Калуга

    Мы уже неоднократно рассказывали о методах повышения надежности телефонов с автоматическим определением номера звонящего абонента (АОН), питающихся от сети переменного тока. Некоторые из устройств перезапуска могли работать не со всеми версиями программного обеспечения. Были и другие ограничения. В предлагаемой статье рассмотрены варианты устройств защиты от сбоев, которые можно использовать не только в телефонах на процессоре Z80, а и в других АОНах.

    Рассмотрим основные причины неустойчивой работы АОНов.

    1. Сбои из-за импульсных помех в электросети. Сильные помехи создают бытовые приборы, содержащие трансформаторы питания или электродвигатели, особенно холодильник. По опыту автора, лучшая мера защиты - выделить для питания АОНа отдельную розетку, подключенную к электропроводке возможно дальше от таких устройств.

    2. Качество сборки самого аппарата. Подчеркну, что испытания мною проводились лишь на АОНах, собранных на качественных печатных платах, имеющих добротную пайку (иначе стоит ли тратить время и силы на модернизацию?). Панельки, в которые установлены микросхемы, должны обеспечивать надежный контакт. При малейшем подозрении на плохое качество панелек их надо заменять.

    3. Переходные процессы при отключении электропитания - причина подавляющего большинства сбоев. Наиболее характерные последствия этого для АОНов на Z80 таковы:
    - появление посторонних цифр и знаков в архивах входящих и исходящих звонков, записной книжке, буфере;
    - беспорядочное заполнение будильников информацией;
    - изменение режима работы телефона и констант пользователя, что может серьезно затруднить работу с аппаратом;
    - сбой текущего времени и даты;
    - неправильная реакция на вызов;
    - самопроизвольное "зависание", при котором возможно занятие телефонной линии без ведома пользователя.

    Сбои последних двух категорий и подобные им имеют весьма печальные последствия, так как связаны с искажением недоступных пользователю системных переменных программы АОНа. Это влечет за собой "зависание" процессора и последующий перезапуск с полной потерей хранящейся в ОЗУ информации. Зачастую такой сбой не сразу вызывает "зависания", но остается в памяти и в дальнейшем проявляет себя подобно компьютерному вирусу, создавая иллюзию исправности аппарата. По этой причине устройства защиты, отслеживающие сканирование индикатора, не всегда эффективны. Не решает проблемы и отключение шин процессора сигналом BUSRQ (для Z80).

    К сожалению, подобные недостатки присущи и АОНам, выполненным на другой элементной базе, в частности на микро-ЭВМ 80с31. Лучше защищены от сбоев аппараты, в которых использована FLASH-память.

    Анализ работы АОНа показывает, что причина этих явлений - недостаточная проработка цифровой части аппарата. В частности, при изменении напряжения питания от +5 В до нуля (отключение электрической энергии ) сигналы WR и RD на входах микросхемы ОЗУ некоторое время имеют неопределенные значения, так как напряжение на этих линиях падает синхронно с питающим. Запрещающий же уровень таких сигналов для ОЗУ - высокий. Кроме того, не исключена вероятность ложного выбора ОЗУ сигналом CS. Сочетание этих двух факторов может привести к паразитному срабатыванию ОЗУ, запись в которое информации, для него не предназначенной, создает описанные выше эффекты. Ложный выбор ОЗУ в режиме чтения также вреден: при этом шина данных начинает подпитываться от конденсатора поддержки ОЗУ. В итоге за 2...3 с он разряжается более чем наполовину. Естественно, о длительном хранении данных в ОЗУ говорить не приходится.

    Наиболее эффективный способ защиты от подобных сбоев включает в себя контроль напряжения питания и блокирование ОЗУ в момент, когда напряжение упадет ниже определенного уровня. При этом запрещающий сигнал, формируемый на входе CS микросхемы ОЗУ, отключает ее на все время переходного процесса. Благодаря этому исключаются как искажение информации в памяти, так и быстрая разрядка конденсатора поддержки.

    Предлагаемый метод имеет очень высокую эффективность (более 99%), так как устраняются не только последствия, но и причина сбоев. Подобная защита применима в аппаратах с любой версией программы ПЗУ, с разными типами процессоров (как Z80, так и однокристальные микро-ЭВМ) и ОЗУ (как двух-, так и восьмикилобайтные), т. е. практически во всех АОНах, использующих питание от электросети. Недостаток - отсутствие защиты от импульсных помех. Если эта проблема все же возникает, можно дополнительно использовать устройство перезапуска для Z80, например, как указано в [1]. В АОНах на основе микро-ЭВМ устройство автоматического перезапуска обычно входит в состав аппарата.

    На рис. 1 показан базовый вариант устройства защиты и подключение его к типовой схеме АОНа на Z80, использующего ОЗУ объемом 2 Кбайт. Обозначение элементов на плате АОНа соответствует [2]. Компаратор DA1 использован в качестве триггера Шмитта, уровни срабатывания которого зависят от соотношений номиналов резисторов R3 - R5 (практически важна лишь величина нижнего порога).

    При падении напряжения питания (а значит, и напряжения на выводе 4 DA1) до некоторого значения, на выводе 9 DA1 возникает высокий уровень. Транзисторы VT1 и VT2 открываются, при этом транзистор, управляющий выборкой ОЗУ АОНа закрывается. Конденсатор в цепи сброса процессора быстро разряжается через открытый транзистор VT1, что защищает процессор от "зависания" при коротких (менее 2 с) перерывах в электроснабжении. Питание же самого компаратора во время переходного процесса обеспечивает конденсатор С1.

    В устройстве использованы резисторы МЛТ, конденсатор С1 - К50-35. Чертеж печатной платы показан на рис. 2.

    Для налаживания устройства необходим цифровой вольтметр с входным сопротивлением не менее 1 МОм и разрешением не хуже 0,01 В. Сначала резистор R4 надо заменить цепью из последовательно соединенных постоянного резистора сопротивлением 2 кОм и переменного 4,7 кОм, причем движок последнего установить в положение минимального сопротивления. Затем измеряют напряжение на выводе 4 микросхемы DA1 и, медленно вращая движок переменного резистора, устанавливают на выводе 3 DA1 напряжение на 0,04...0,08 В ниже измеренного.

    Следует учитывать, что разность потенциалов более 0,1 В может понизить эффективность защиты, при слишком же малой разнице могут появиться ложные срабатывания, например, из-за температурной нестабильности элементов. При измерении надо следить за тем, чтобы компаратор не переключался в состояние высокого уровня на выводе 9.

    После этого измеряют сопротивление цепи из двух резисторов и заменяют ее одним постоянным резистором, подобранным как можно точнее. Настроенную плату размещают в корпусе АОНа, при этом соединительные провода следует делать как можно короче.


Кликните на картинку для просмотра в большем масштабе






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.