Управление устройствами с помощью LPT-порта компьютера

Все началось с того что я случайно наткнулся на необычный сетевой фильтр от братьев наших китайцев. Это был обычный сетевой фильтр, но с управлением каждой розеткой отдельно и через программную оболочку с ПК по LPT-порту.

Меня заинтересовала сама идея управления мощными нагрузками с ПК. Тогда и было решено создать что-то подобное. Покопавшись в интернете, нашел много схем позволяющих реализовать подобную задачу. В итоге оставалось только произвести корреляцию собранного материала и объединение его в единое целое для создания рабочего прототипа схемы.

Несколько слов об LPT- порте. Данный порт имеет множество выводов. Нас будут интересовать только регистры данных, ибо управление ими просто и можно задавать на их выходах лог. «1» или лог. «0». Которые легко преобразуются в другие формы сигналов.







За исходную была взята одна из найденных схем имеющая следующий вид:



Как видно из приведенной схемы для гальванической развязки порта используется оптопара типа 4N25 (DD1), она обеспечивает защиту порта ПК.

Посути можно было бы подключить и напрямую, но это было бы не безопасно для порта и самого ПК и любой бы скачек или пробой напряжения мог бы привести к непредсказуемым последствиям.

В качестве исполнительного устройства выбран транзистор типа КТ 815Г (VT 1), но можно использовать и аналогичные ему марки. На его выход можно подключить любое исполнительно устройство.

В имеющуюся схему был внесен ряд изменений для повышения надежности её работы и безопасности.

Во-первых между 1-ым пином оптопары 4N25 (DD1) и пином LPT-порта был добавлен резистор на 390 Ом (R1), так же добавлен светодиод КИПД 21 (HL 2) с токоограничивающим резистором на 100 Ом (R3), для индикации наличия сигнала на конкретном выводе порта. Также был добавлен диод защиты 1N4007 (VD1) от обратного импульса катушки реле. Катушка реле это индуктивность, а индуктивность старается сохранять постоянным протекающий через нее ток. Поэтому при отключении реле катушка разрядится обратным выбросом высокого напряжения, которое может доходить до нескольких сонет вольт, а в мощных реле — до киловольт. Транзисторы от таких импульсов могут сгореть, а еще могут сгореть другие устройства, подключенные к блоку питания (импульсы проникают в питание), а при особой неудачливости может пробить оптрон и тогда сгорит вообще все, включая порты ПК. Поэтому данный диод не будет лишним.

Так же был добавлен светодиод для индикации КИПД 21 (HL1) наличия напряжения питания схемы c резистором R2 (1к, подбирается эксперементально в зависимости от напряжения питания схемы).

Итоговый вариант доработанной схемы приведен ниже:



Далее дело оставалось только за реализацией схемы в «железе».






Было решено сделать устройство для управления 4-мя нагрузками.

Хотя сам порт позволят реализовать и больше. По приведенному принципу можно было реализовать и 8-мь устройств, но пока решено было остановиться на 4-х.

Реализовывать печатную плату, по опыту и ввиду простоты и наглядности, было решено в sprint layout 5 (далее SL5).
Сам процесс создания я расписывать сильно не буду, ибо при желании разобраться можно.

Для удобства устройство было разделено на несколько блоков. В данной статье описан основной блок устройства (управляющий), остальные блоки сильного интереса не представляют, ибо они могут меняться в зависимости от поставленных конкретных задач.

Ниже приведена блок схема всего устройства:


где:
ПК – персональный компьютер;
УУ – управляющее устройство;
БП – блок питания;
ИУ – исполнительное устройство.

В качестве блока питания (БП) был использован стандартный (готовый) блок питания с выходным напряжением 12В 2А.

Параметры исполнительного блока могут быть различными.
В моем варианте это блок реле на 12В и с контактными парами способными коммутировать 220В.

Перейдем к печатной плате. Она была реализована в SL5. Плата была задумана с учетом подключения других блоков.



Плата и её описание приведена ниже на рисунке 6:



На плате видно, что присутствуют перемычки обозначенные красным цветом.
Вход с LPT-порта обозначен оранжевым с указанием нужных пинов.
Выход указан желтым цветом. На выходе четыре управляющих сигнала для реле или другого исполнительного устройства и общий для них провод.
Для Ввода питания был использован широко распространенный разъем, но можно использовать любой по необходимости.

Травление данной платы осуществлялось по так называемому «лазерно-утюжному» методу, который подробно описывать я не буду. При необходимости сведения о нем можно найти.





Для управления данным устройством вначале использовали громоздкие системные программы, рассчитанные на тест LPT-порта. Потом было решено написать свой soft, простой и надежный, без ненужный функций, что в последствии и было сделано:



Программа имеет удобный и информативный интерфейс. Есть индикация включенного устройства. А так же кнопка, отключающая все устройства.

Программа находится на страничке посвященной LPT desk.

Программа надежна и проста и свои функции выполняет. На момент написания статьи были задумки сделать WEB-интерфейс для управления. Что было бы более актуально и удобно ибо если данное устройство ставить на сервер, не имеющий визуальной оболочки, то это было бы более актуально.





В итоге было создано полностью готовое и функционально устройство способно коммутировать мощную нагрузку, мощность ограничивается только параметрами исполнительных элементов. Так же количество управляемых элементов тоже варьируется от 1 до 8 и по желанию можно сделать столько, сколько необходимо для выполнения конкретной задачи.



Авторы:
• Аппаратная поддержка и реализация - Анатолий Голеня
• Софт, тестирование и написание ПО - автор сайта, dimon



PS: все картинки кликабельные с зумом