Фактически, половина этого материала — моя биография, иначе не понятно что и от чего происходит. Но можно её и пропустить, если хотите покороче…
Вводные данные (на начало 2003го): Сашка, 24 года.
Образование: электромонтёр по ремонту и обслуживанию промышленного электрооборудования.
Электроникой и всем, что с ней связано, интересовался лет с шести: сосед дядя Ваня был «телемастером», и мы с его детьми пользовались магнитофоном с микрофоном (шик в 80х!), ковыряли ламповые телевизоры и прочее… Было жутко интересно, что там внутри и как это поёт?!
Хотя с электричеством я познакомился немного раньше. Примерно года в четыре сидел я на диванчике сбоку от лампового телевизора «Рекорд» и резал ножницами бумагу. Когда она закончилась, в голове у ребёнка возникла дилемма: «Ножницы есть, а бумаги – нет! Делать-то что?!» И ответ пришел сам собой: режь всё что рядом!
А рядом был провод от телевизора, точнее, от стабилизатора (помните такие коробочки, тяжелые и гудящие как паровоз?). Да, я его отрезал, металлическими ножницами. Нет, не были ни искр, ни взрывов. Помню только, как сидящая рядом мать потеряла сознание, а отец тапком пытался достать до «автоматических пробок» и выключить электричество…
Вот он, Рекорд-красавчик
В деревенской библиотеке было ну совсем мало технической литературы. Половина полок было заставлено томами трудов Ленина да Карла Маркса… Выбор журналов был не велик: Юный техник (и приложение к нему) и Моделист-конструктор (там в основном писали про «механику», а меня же интересовала электроника). Но даже если и была интересная для меня схема, то компонентов не было. И всё освоение электроники сводилось к рисованию в тетрадочке обозначений компонентов и записи функционала.
И тут повезло: семья переехала из деревни в районный город.
Это было чудо: тут было целых две (!) библиотеки: «Взрослая» и «Детская». И для меня наступило щасте! Я читал всё что мог! В конце концов, библиотекари меня запомнили в лицо и стали пускать в «взрослую» библиотеку. И тут душа развернулась.
Случайно узнал, что открывается (в сотый раз) радиокружок. Даже два. И я записался в оба! Первый был интереснее, но педагог постоянно бухал и часто пропускал занятия. Второй был адекватный, но фанат-радиолюбитель и электронике фактически не учил.
В библиотеку привезли три новых книги, в одной было про компьютеры и программирование. И тут я загорелся программированием!!! Читал всё, что мог найти по данным темам!
Программировал в уме, писал код на Фортране и Бейсике. Иногда рисовал на бумажке клавиатуру и «учился» вводить команды…
Как-то я попал с лёгкими в санаторий и соседом оказался парень, которому отец подарил «какую-то хрень, компьютер называется. Марка БК-01». Упросил его принести из дома (он был местный) все инструкции к компьютеру. Так за время лечение в санатории я заучил как «Отче наш» команды Бейсика и примеры программ для БКашки.
Примерно в эти годы я начал калымить мелким ремонтом. О утюгов и фонариков, до магнитофонов. Суммы были мизерные, но это уже СВОИ деньги (правда, которые почти всегда отдавал семье, так как в те годы у нас на столе белая булка была по праздникам).
Мне повезло: родители получили ЗП, которую им не платили почти пол года. На семейном совете было решено купить цветной телевизор («Альфа» Кишинёв, как сейчас помню) и мне – магнитофон «Русь» (выбирал между красивым «импортным» и «нашим», но с аудиовходом и выходом — задел на будущее: я уже знал, что программы хранят на кассетах.
Да, несколько лет я копил денежку для покупки компьютера. Но имеющейся суммы у меня немного не хватало, и я долго и нудно уговаривал купить мне компьютер. «Нафига тебе доска с кнопками?» вопрошали родители и бабушки…
Купили, таки! Так примерно в 9 классе у меня появился первый компьютер: «ZX-Spectrum-48» с Ленинградской схемой. Целых 16 КБ под ПЗУ (с Бейсиком внутри), ОЗУ — 32 КБ. Ввод программ — с кассеты через магнитофон.
А старый черно-белый телевизор «Рекорд» отдали мне. К нему я Спектрум и подключил. Сперва по ВЧ, потом смог вывезти наружу низкочастотный вход. Да, пришлось поучить лампы и схемотехнику на них. Но смог же!
И даже всего три раза долбануло анодным напряжением: пару раз от 6Н15П и один — от 6П45С!
После появления «живого» и «настоящего» компьютера не спал ночами — учился программировать. Завидую нынешнему поколению: у них есть интернет и возможность найти если не всё, то почти всё… Литературы было мало. Скажем прямо: её просто не было. Учился по обрывкам и просто заметкам в журналах — их я искал по всей области по библиотечному абонементу МБА.
Родители отбирали комп, прятали его… Истерики были почти каждый день: ты ослепнешь, ты с ума сошел, у тебя детей не будет, вон глаза уже красные, у телевизора кинескоп «посадишь» и так далее. Короче, поддержки семьи не было вообще. Ровно наоборот.
На школу я забил окончательно. Не, я почти не прогуливал.
Я приходил в школу и просился в кабинет информатики: там были УК-НЦ с ДИСКОВОДОМ(!) которого у моего Спектрума не было (я потом только смог купить контроллер и подключить его к Z80, то сам дисковод был советский и быстро умер). Вообще-то до компьютеров я хотел поступать на медицинский, и был просто помешан на биологии (за что и поплатился при поступлении в мед: там нужна была не биология, а химия!).
Все знали: если я сачкую — я в информатике. Нет, я как бы учился. Но читал только то, что нравилось и я мог применить. Математика в мой мир не входила никак. До сих пор я не понимаю ничего кроме 4 действия арифметики и процентов :) Даже дроби я не особо понимаю.
Как меня не выгнали из школы — я не знаю…
Когда я пресытился «очередным» Бейсиком, которые каждый производитель ПК клепал во что горазд, я начал изучать Паскаль. И влюбился. Ходил в другую школу ради единственного на район педагога, знающего Паскаль.
Словом, к этому моменту я уже фактически пощупал основы электроники, и как-то плавно перешел к придумыванию своих схем, в основном автоматики. Первые поделки были на диодах и реле, потом, освоив «мелкую логику» — на сериях микросхем 155, 555 и 561. Например, так был реализован автомат управления рабочими местами в радиоклубе (сколько-то там приёмников, трансиверов и усилителей для их коммутации с определенными антеннами).
Так как знаний не хватало, думалку включал по-полной. В то время я «изобрёл» оптимизацию и минимазацию логических схем (карты Карно), сигма-дельта-модуляцию, телетайп. Потом было смешно узнать, что это существует десятки лет ))
Хотел поступить после 11 класса в ПТУ на специальность «монтажник радиоаппаратуры» (или как-то так профессия называлась), но тот, кто мне сказал про возможности поступить после 11 класса сам не знал, так как надо было идти после 9-го… Времени уже не оставалось — пошел на «электрика» в то же ПТУ. После окончания ПТУ был принят на работу в электрические сети города. Начинал с нуля: шкурение сосен для изготовления из них опор, копка траншей, монтаж оборудования. Из этого предприятия и ушел в армию.
Служил электриком, связистом (КВ и УКВ, спутниковая связь). Пару месяцев был кабельщиком (0.4-10 кВ, а так же связь: кабели до 50 пар). Так же выполнял обязанности дежурного и ремонтника на коммутаторе связи части (вследствие чего приходилось под принуждением нач. узла связи части и вместе с ним прослушивать его домашний телефон: тот следил за женой и убедился, что она «гуляет» пока его нет дома).
Во время службы в армии «оживил» с нуля мнемощит эл.снабжения нашей части, за что получил благодарность, звание мл.сержанта (про что при переводе части забыли, потеряв бумажки, и лычки на меня упали только за неделю до дембеля) и неделю отпуска (куда меня, из-за нехватки служивых, не отпустили, гады!)
По окончанию службы я вернулся работать на прошлое предприятие электриком.
Руководство заметило, что нормально понимаю в электротехнике: через год-другой пригласили в другой отдел, где пришлось на ходу осваивать системы учета эл.энергии (счетчики).
Через несколько лет работы у меня был максимально возможный разряд и допуск.
В этой организации было несколько радиостанций и радиочастот: для связи с участками в районах и местная связь для связи с дежурными бригадами.
Особое место в диспетчерской занимало УТУ — устройство телемеханического управления уличным освещением. Это был тяжеленный агрегат, набитый блоками реле. По виду был как этажерка высотой в 1.6 метра, шириной — около 60 сантиметров. На передней стороне — кнопки, лампочки-индикаторы и стрелочный прибор, помогающий тестировать сие чудо инженерной мысли начала 70-х годов.
К сожалению, командный блок этой системы из диспетчерской не сохранился. Просто выбросили.
Модель вспомнить не смог, искал по внешнему виду. Было что-то ну очень похожее на этот:
Сзади выглядел примерно так же: ряды блоков с реле и диодов:
Для ремонта радиостанций и этого УТУ был отдельный человек. Он постоянно психовал, что задолбался ремонтировать это «детище» и уволится, если его будут досаждать.
Насколько помню, УТУ было полностью реализовано на диодах и реле! Человек, его обслуживающий и ремонтирующий утверждал, что там был только один транзистор и то, в блоке питания. А у реле, да еще таких седых лет, был недостаток: их контакты постоянно обгорали.
Насколько я понял, задержки в цепях формирования команд (импульсов постоянного и переменного токов) были выполнены на пружинках. Время от времени пружинки растягивались, и их надо было настраивать.
Автоматика на подстанции (исполнительный блок):
и их волшебная начинка:
Выполняло три команды: «Включить вечернее освещение», «Включить ночное освещение», «Отключить». Управлялось путем передачи комбинации напряжений (постоянное и переменное разных уровней).
В очередной раз порвали кабель связистов, те его восстановили, но попутали (как часто и бывало) пары, от чего связь УТУ с эл.подстанциями города не работала — уличное освещение не включалось и не отключалось. Связисты стали на кроссе переключать пары, что-то не туда завели и снова сожгли нам УТУ. Наш ремонтник УТУ отремонтировал, выругался на всё и вся и тихо уволился.
Все искренне молились всем техническим богам, чтобы больше ничего не ломалось, так как в случае неисправности ночная дежурная смена объезжала эти подстанции и вручную включала или отключала освещение города.
Во время празднования Дня энергетика были и речи бравадные, и выпивка в конце — всё как всегда. Я не пил, так как лет до 25 вообще не употреблял алкоголь.
Так получилось, что около нас сел главный инженер и, как всегда при хорошем застолье, разговоры сошли на рабочие темы — о наболевшем, так сказать. Я помалкивал, а вот мужики высказывали оному, что задолбало это «уличное»: приходится вручную объезжать подстанции и включать и отключать освещение. Тот поплакался, что денег на это нет, пробовали заказать, но цену заломили — что пол года ЗП никому платить не будут. И в таком духе. После чего я уточнил цену: там было что-то дикое. Попросил рассказать что они нам предлагают: а там навороты, которые в нашей каскадной системе просто не реализуются. Например, у нас было всего 4 каскада (город был разделён на 4 части), а там заложена возможность управлять чуть ли не каждым светильником.
Ну, я и сказал при всех, что всё это фигня: по факту нам надо передать 2 команды на нужную подстанцию. Главное, помехозащищенность сделать хорошую, ну, можно пару наворотов типа самотестирования добавить… Вещь, по факту, для собственных нужд, так как её сбой не приводит к нарушениям или проблемам. (да, тогда я был молод и наивен, но опустим этот факт).
Дело в том, что у нас были почти идеальные условия: от диспетчерской до каждой из 4х подстанций была проложена отдельная пара, которую контора арендовала (за Хорошие такие деньги) у «связистов».
Главный инженер вспылил: там целый институт не может, а тут хер без высшего образования, и даже без техникума, сможет! (поясню причину такой его реакции: лет через пять после увольнения я узнал, что он планировал на моё место «своего человека», чтобы он занимал эту должность до момента окончания ВУЗа его сыном).
От этого я засмеялся, а он еще сильнее распылялся. Ну, я и поспорил, что сделаю это, и через год, к 1 мая это будет работать. Этот спор и засвидетельствовали все присутствующие.
После праздника меня вызвали в кабинет главного инженера, где присутствовал и технический директор. Главный инженер коротко описал ему ситуацию и моё решение сделать новую систему управления уличным освещением городка. На спор. Тот молча слушал.
Главный инженер явно ждал отказа технического директора в таком эксперименте. Но тот сообщил, что такой же проект заказан местному ВУЗу, и они оценили его в дохулярд денег и 2 года времени. На что я заметил, что явно вы подписали их проект, не вдаваясь в реальную потребность предприятия и даже не пообщавшись с нашими инженерами-эксплуатационщиками, большинство которых начинали с низов: вам банально втюхивают лишние навороты, которые по факту нам просто не нужны. Тот явно был немного взбешен моими комментариями, но промолчал. Минут пять сидели молча. Потом сказал: «Иди, делай».
И тут я допустил вторую, самую главную ошибку: мы не составили даже примерное техническое задание, в котором были бы перечислены хотелки руководства.
Сперва я решил повторить главный управляющий диспетчерский блок, но выполнив его на более современных компонентах. Потом, проанализировав причины его поломок и сбоев, понял, что получится глюкавое решение, боящееся изменения полярности и наведенного напряжения во время гроз. Тем более, схем на оборудование, установленное почти 30 лет назад, никто не нашел.
И я решился сделать еще и новые приёмные блоки, размещаемые на подстанциях (там приёмник и промежуточное реле для включения пускателей 2-4 величины).
Встало три вопроса:
- метод передачи сигналов от диспетчера,
- способы повышения помехоустойчивости канала связи,
- реализация метода связи, не боявшегося изменения полярности проводной линии связи.
По факту, со связью было просто: от диспетчерской до каждой из четырёх электрических подстанций, в которой размещался первый головной элемент каскада уличного освещения, у связистов арендовались проводные каналы связи. Но в планах было разделить один из каскадов на два. Но линий связи туда не было, там хотели первое время использовать радиостанцию (да, я знаю, что использование речевых каналов радиосвязи для передачи кодированных посылок запрещено, но радиосвязь планировали использовать как аварийный канал связи до прокладывания проводов).
Поэтому по факту надо было придумать метод, позволяющий работать и с проводной линией, и с радиостанцией. Метод передачи изменением напряжения или тока, а так же полярности, тут же отметался. Плюс у нас расстояние до самой дальней подстанции было явно больше 7 км! Да и качество латанных-перелатанных проводных линий связи со скрутками и муфтами было просто ужасным!
Перелопатив профильную литературу, был выбран частотный метод. Сперва хотел сделать что-то наподобие тонального управления: две частоты для включения и отключения удаленного промежуточного реле. Это решало проблему неверного подключения пар, давало возможность передать сигналы управления как по проводам, так и по радио при минимальных доработках радиостанции: достаточно было сделать вход микрофона через делитель и включения станции на передачу.
Но проблема помехоустойчивости оставалась. Самым простым казалось увеличение времени передачи сигналов: явно маловероятно событие, когда помеха определённой частоты будет длиться две секунды.
Так были решены (на бумаге, — а её я извел на примеры схем и узлов тонну!) все заявленные проблемы. Осталось малое — сделать диспетчерский блок и приёмники хотя бы на макетах и показать их работу.
И я начал придумывать оборудование. Спасибо что жена тогда не выгнала: я жил только этой мыслью. Она не удивлялась, увидев куски бумаги со схемами в спальне, туалете, кухне… Я мог вскочить среди разговора с криком «Придумал!!» и побежать зарисовывать что-то придуманное…
Был реализован в железе приёмник с детектором частоты и передатчик, выдающий одну из 8 частот (каждой из подстанций я отводил две не повторяющихся частот).
На столе всё работало. Я был рад, и покрывался мурашками от удовольствия!
А потом всё это мы повезли на полевые испытания: приёмник был на расстоянии в 2 километра, а передатчик — в диспетчерской. И это был провал: у приёмника не было АРУ (автоматической регулировки усиления) и при слабом сигнале не работал детектор, а при сильном — детектор срывался. Плюс выплыл факт влияния плохого кабеля с нарушенным чередованием проводов в парах: в линии прослушивались разговоры других абонентов, плюс весьма неплохо было слышно радио (проводное вещание)!
Сказать что я был уничтожен в нуль — ничего не сказать. Аналоговая схемотехника для меня — не самое интересное, я-то больше сидел с «цифрой»… Мне маячил проигрыш в споре!
И я решил пойти несколько иным путём: зная, что автоматика на железной дороге на частотном принципе, то я решил подглядеть решения у них. Через знакомых я вышел на местных парней в «доме связи РЖД».
Парни из «дома связи ЖД» встретили меня осторожно. Я пояснил, какая у меня задача, и что я хочу её решить передачей сигналов управления частотным методом. Сообщил, что знаю о применении подобных методов в связи и автоматике железных дорог, и хотел бы глянуть схемотехнику: какие микросхемы, как выделяют частоты, дублирование и так далее…
И тут меня ждал очередной облом: те сообщили, что у них вообще нет электроники. Вообще никакой! По правилам безопасности у них только электротехнические решения. На мой тихий протест «а как же мигание тех же семафоров» ответили «простая пневматика крутит вал с диском, в котором прорези, воздух через которые давит на контакты».
— А как же выделение частот? Кстати, какие они у вас?
— На разных участках с разным типом питания от 25 до 125 Герц. А выделение — дроссели, трансформаторы и всё такое…
Описать своё состояние я могу так: челюсть упала до плинтуса! Ведь при столь низких частотах индуктивной заградительных фильтров должна быть просто аховой!!!
— Парни, но при ваших токах их вес будет просто ого-го!
— Ну да, — закивали головами технари. — Так и есть: применяют дроссели по 140 и 230 килограмм…
Видя моё убитое состояние, один из них засмеялся: «Какие, нахрен, микросхемы! У нас всё надёжно! В микросхеме десятки, сотни, а то и тысячи элементов. Выход любого из них — авария! Нет, они, конечно, применяются, но на самом верху СЦБ. А нижний уровень всё же пока под контролем менее прогрессивных методов»
Я начал что-то лепетать про прогресс, цифровую обработку сигналов. Потом добавил: «А как же за рубежом-то? Может это только у нас всё древнее, а там — супер и навороченное?»
— Не, — ответил тёзка. — Там тоже самое: дроссели, трансформаторы, реле. А реле — вещь надёжная. Слышал про крупные аварии на ЖД в Италии и Франции? Так вот: всё из-за сбоев нежной электроники… Сам понимаешь: у нас тут не амперы, а килоамперы, и не вольты, а киловольты! Помех — море: от контактов, от тиристорных регуляторов… Если показать осциллографом, что творится в шинах — охренеешь по-полной! Есть ситуации, когда иголки-помехи — в сотни вольт!
Короче, вышел я от них не солоно нахлебавшись.
Но думать не перестал! Стал читать литературу о технике прямого преобразования, о работе АРУ и ФАПЧ. Немного зацепил по теме генерации и стабилизации частоты передатчика.
В голове созрело еще решение, частично подсмотренное в каком-то журнале: брали микросхему пульта дистанционного управления, вместо родного генератора ставили свой, с низкой частотой. Так получали передатчик, который опрашивал матричную клавиатуру из 10-20 кнопок и пачками заданной генератором частоты передавал код нажатой кнопки. Я даже схватился за эту идею: вместо кнопок в матрицу поставлю оптроны, которые своим выходом будут замыкать выводы микросхемы. А на оптроны я буду подавать сигналы от датчиков состояния дверей подстанции последовательно. Этакий сканирующий последовательный опрос и передача. Но упёрся в приёмник: его размеры были весьма велики, так как содержали множество микросхем! От красивой компактной идеи пришлось отказаться.
Тут надо пояснить: в свободное время я занимался ремонтом бытовой электроники. Недалеко по улице жил «новый русский», у которого был дальнобойный радиотелефон Харвест: огромная трубка, симпатичная база и высоченная антенна на улице.
И вот его телефон перестал принимать входящие вызовы: ему звонят, а он не знает про это. Но если поднять трубку — связь устанавливается. И он это чудо принёс мне. Пройдя семь кругов ада, у знакомых их знакомых я получил доступ к интернету, и нашел куски схем телефона. Там было интересное решение с весьма неплохими параметрами на контуре и транзисторе. Именно такую схему я хотел применить для детектирования своих сигналов.
И тут мне повезло. Листая подшивки какого-то технического журнала, мне попалась статья с описанием цветомузыки на микросхемах LM567 (тоновый детектор) с полным описанием её работы и формулами расчета режимов захвата. То есть, в одном корпусе было всё, что мне надо! Не придётся мотать и подстраивать частоту контуров, не надо АРУ, плюс неплохая температурная стабилизация.
Я поехал в областной город (около 70 км) в единственный магазин, где я мог такое купить. Мне повезло, и я купил все пять имеющихся у них микросхем.
И начал экспериментировать…
Работало. Нет, даже не так: РАБОТАЛО!!!
На столе работало, на удаленной подстанции работало, в куче помех — работало!!!
Начальник отдела посмотрел на макетки, разбросанные на столе: «Делай печатные платы! Как сделаешь — тогда и покажешь руководству. А когда всё на соплях — им не понять».
Платы я разводил на бумаге-миллиметровке, в один слой. Второй выполнял перемычками. До этого платы рисовал лаком через трубочку, травил в хлорном железе — всё и как большинство в те времена.
Немного отойду от основной линии рассказа, просто вспомнилось.
Рядом с нашей конторой была контора спецов КИП, обслуживающих котельные. Я как-то пришел к ним посмотреть решения в области автоматизации котельных, надеясь найти что-то интересное для себя. Но когда увидел, что задержки у них выполнены механическим сжатием резиновой «груши» с постепенным её распрямлением через тоненькую трубочку, то понял, что мне придётся всё делать самостоятельно. В основном там работали деды-пенсионеры. Нет, они дали неплохие идеи в плане повышения надежности решений, подсказали как травить не хлорным железом, а азотной кислотой, но прогресс там еще не побывал.
Листая журналы, я наткнулся на новый для меня метод изготовления печатных плат — ЛУТ (лазерно-утюжный метод). На работе был лазерный принтер HP1200). Но как рисовать саму плату? Я это решил сделать в Paint: просто рисовал черными толстыми линиями, потом печатал на бумаге рекламных листовок косметики Avon. Первая плата получилась никак — я забыл её отзеркалить перед печатью! Плохо то, что я уже полностью вытравил, облудил дорожки, впаял резисторы, конденсаторы… А когда начал вставлять микросхемы — всплыл факт ошибки. Как же я ругался! Но это был плюс в копилку опыта.
Раз делать второй раз, то можно и дорожки потоньше сделать, и надписи добавить для удобства монтажа. И я её сделал! И она заработала на плате! Я добавил гальваническую развязку на трансформаторе от старой АТС (знакомые приволокли). Добавил индикацию передачи сигнала и его приёма.
На вытравленные по новой технологии платы пришли смотреть мужики из КИПа. Им было чудно видеть, как я в домашних условиях и на коленке получил дорожку шириной 1 мм! Они смотрели плату на свет, тыкали тестером «ЦЕшкой» дорожки, чтобы убедиться, что там нет разрывов… А когда увидели, что нормально перевелись еще и надписи, то их восторгу не было предела: они радовали как дети, приговаривая одно и тоже: «Вот бы в наши годы такое!»
Собрали всё. Снова поехали на подстанцию. И всё работало. Диспетчер с умным видом щелкнул тумблер каскада и в линию пошли пачки сигналов «пип-пип», с паузой около 1-2 секунды. То есть, пока тумблер был включен, в линию уходили сигналы управления. Если линия рвалась, то приёмный блок не принимал сигнала и через 5 секунд отключал каскад освещения. Это уже было что-то! Хотя мы всё равно не знали состояния удаленного объекта: управление было односторонним. Да, можно было сделать генерацию в линию сигнала некой частоты, который бы передавался при включенном пускателе, но тогда надо было делать и приёмник каждому каскаду на стороне диспетчера, а меня поджимало время.
В день демонстрации работы пришли все начальники — каждый хотел лично убедиться в работоспособности устройства, хотя уже по конторе прошел слух, что каскадами уже можно управлять через новый блок. Главный инженер пришел последним, уже после того, как технический директор лично пощелкал тумблером ближайшего каскада и убедился в работе, посмотрев на включившиеся уличные светильники около нашей конторы. Главный инженер тоже пощёлкал тумблерами — каскады отрабатывали нормально. Технический директор спросил о возможности увеличить количество каскадов в два раза, так как дёргать 1/4 города для любой проверки — не есть дело! Я заверил, что это решается добавлением еще четырёх плат, и можно сделать за месяц. Тот явно обрадовался такому ответу. Главный инженер повёл разговор в другую сторону: а можем ли мы добавить контроль состояния пускателя уличного освещения? Я сказал, что и это реально, но надо добавлять плату передатчика. Тогда он добавил: а можем еще и входные двери подстанций проверять, с низкой стороны 400в и с высокой — 10 кВ?
Тут я задумался: надо 4 сигнала от каждой подстанции. Размеры платы вырастут почти в 2-3 раза! Реально, но надо что-то делать с сигналами опроса: опрашивать по очереди и так же поочерёдно передавать. Я сказал, что и это реально, но времени уйдёт явно полгода! Да и плата будет иметь не 3-4 микросхемы, а штук 10. Разводить такую плату ну очень сложно!
И тут на меня немного покапало гна от главного инженера: а нафига нам система управления в которой мы не знаем состояния удалённого объекта?! (вспомним мою вторую ошибку: мы не записали тех.задание!) На что я ответил, что спор был реализации телемеханического управления, а не удаленном контроле объекта. Технический директор меня поддержал. Главный инженер был явно обижен и на меня, и на технического директора. (По сплетням, потом он приложил все усилия, чтобы убрать меня из отдела, а технического директора фактически подставил и принудил уйти из этой организации)
Технический директор предложил мне заняться этим проектом. По его указанию на время разработки меня освобождали от «текучки» на работе, привлекали только в случае аварий, когда сил дежурной смены не хватало.
И я снова начал думать… Какие только решения мне не приходили в голову! Как только я не изголялся в попытке сделать компактно, надёжно и дешево. Но получали громоздкие решения. На анализ возможных решений ушло больше месяца. И снова мне повезло. Летом начались грозы. От них горели телефоны, их несли мне на ремонт. И среди всего однообразия мне попался АОН — автоматический определитель номера. И когда я ковырял эту «Русь» до меня дошло: надо сделать частотное кодирование, как в межгороде АТС! Это решение лежало на поверхности, а я тупил, неверно поставив самому себе задачу! Я побежал по знакомым искать литературу по коду «2 из 6» — одновременно передаётся две частоты из шести возможных. Начитался теории, уже в голове нарисовалось, как я реализую 6 приёмников, их выводы заведу на дешифратор и получу несколько бит за одну посылку. А со стороны передатчика я каждый бит свяжу с входной дверью и пускателем. Я уже аплодировал себе, видя довольно простое и надёжное решение. Правда, корпусов микросхем было ну реально дофига: вроде 15 на одной плате!
И снова улыбка фортуны: мне принесли на ремонт китайский радиотелефон «Senao-358». Владелец телефона жаловался на то, что ему звонят, а он не может набрать номер.
— Ха, — усмехнулся я, — Ключ набора номера пробило! Классика после грозы.
Но проверка ключа показала, что он исправен (что-то типа высоковольтного транзистора A42/A92). И я ткнул в линию высокоомными наушниками. А там вместо щелчков — звуки при нажатии.
Да, это был DTMF. Возможно, вам смешно, но я просто не знал о таком чуде вражеской мысли! И меня попёрло: за одну тональную посылку я могу передать сразу ЧЕТЫРЕ бита данных от удаленного объекта к диспетчеру.
А в том телефоне банально сбилась настройка метода набора номера: импульсный/тональный. Уже не помню: это делалось через меню или маленьким переключателем на плате.
И я стал искать как это реализовать. И снова пригодилась LM567: на последней странице документации была почти готовая схема приёмника на нескольких этих микросхемах.
Количество микросхем уменьшалось если не в половину, то на треть — точно! Я сел за разводку платы. И когда она была нарисована, меня осенило: надо перелопатить описания современных микросхем! Ведь я не знаю новой элементной базы, а за последние годы электроника шагнула гораздо дальше К155ЛА3. Если есть микросхема для тонального детектора типа LM567, то явно будет что-то и для DTMF.
Да, я нашел MT8870.
Найдя микросхему приёмника DTMF, я засел за разработку нового устройства, с иным алгоритмом обмена данными между диспетчерским блоком и удаленными подстанциями.
Во-первых, я понял, что мне не нужна высокая скорость реакции на какие-либо события в подстанции. Во-вторых, с учетом первого, я отказался от индивидуальных приёмников и передатчиков для каждой из линий связи. В результате этого схема и плата значительно упрощались, хотя появлялась некоторая сложность с цикличным управлением каждой линией.
На практике это выражалось в таком алгоритме: к передатчику и приёмнику диспетчера подключалась нужная линия связи, в линию передавался сигнал управления или опроса, в ответ приходила тоновая посылка. Линия отключалась, подключалась следующая и так по кругу.
Уж чего я только не придумывал, чего только не применял! Но как бы я не изголялся, а размеры будущей платы были бы ну очень большие: около 12-15 микросхем! Нет, я мог её развести и изготовить, но душа уже требовала чего-то этакого! И этакое нашлось.
Напомню, что я занимался в радиокружке при городском радиоклубе. Там более взрослые радиолюбители собрали цифровую шкалу-частотомер (среди радиолюбителей известная как «макеевская схема»). Сердцем устройства был миниатюрный микроконтроллер: микросхема с 18 выводами (вроде был PIC16F84A или PIC16F628A). (Для тех, кто не в курсе: Микроконтроллер — МК, является мелким компьютером: в одной микросхеме есть процессор, память и устройства связи. Плюс есть нестандартные для процессоров компьютеров блоки таймеров, счетчиков, энергонезависимой памяти...)
В той схеме микроконтроллер заменял примерно 20 корпусов обычных микросхем!
Логично, что мне захотелось применить МК в своём устройстве.
Но было несколько «но»:
- для работы МК нужна программа, а я её не мог написать,
- для загрузки программы — «прошивки» — был нужен программатор, но у меня его не было, а фирменный стоил почти всю мою зарплату,
- консультироваться было не у кого, а свободного доступа к интернету у меня тогда не было (он был на заводах, да и нескольких «мажоров» типа детей директоров крупных контор города).
Но от самой идеи использовать МК в своём блоке я не отказался.
Используя интернет на работе, я рылся в сети: искал учебники и самоучители по написанию программ для МК. Наткнулся на простую схему: микросхема приёмника на MT8870, микроконтроллер pic16F84 и ключи для управления реле. Схема называлась как-то вроде «Управление устройствами через телефонную линию». Прилагалась и демо-прошивка с парой ограничений в работе. И мёня попёрло! Я скачал какой-то дисассемблер, расковырял программу и сутками пытался понять как всё это работает. Но ничего не получалось! Во-первых, я не знал устройство МК и работу его периферии. Во-вторых, ассемблер PIC был весьма специфичен (на тот момент я только пару раз пощупал ассемблер процессора Z80, но почти ничего не понял — книжка была как-то нелогично построена).
Тогда я пошел самым простым для себя путём: недостатки программы хотел обойти и решить исключительно аппаратными методами: добавлением внешних микросхем. Но когда я поглядел что получается — приуныл: получается унылое гэ!
Но судьба улыбается смелым. Я нашел автора устройства (судя по адресу почты — из СПб) и написал ему письмо. И через какое-то время он мне ответил. Мало того: он подарил мне исходник программы! Господи, я чуть не танцевал от счастья: код был прекрасно прокомментирован! И я начал его изучать. Чистый асм, с кучей комментариев и подсказок.
Вадим, я тебе до сих пор благодарен!
Параллельно я искал программатор. И кто-то мне подсказал простой вариант на резисторах, стабилитроне и паре конденсаторов, который работал через COM-порт ПК. Оболочка была под DOS, но тогда это была не проблема: во времена Windows-98 ДОСовские программы работали неплохо и из-под самой Windows. Но практика показала, что под DOS устройство работает надёжнее. Для экспериментов я собрал отдельный системник на Пентиум-1.
Уже и не помню, как я уговорил руководство купить несколько микроконтроллеров.
И где-то через пару месяцев я смог внести в программу нужные изменения! И они заработали. Заработал и самодельный программатор! Первые разы я загружал прошивку в МК не дыша, отключив дома всю нагрузку, которая могла включиться или отключиться во время загрузки (и часто забывал включить холодильник обратно, за что получал по хребту.
Так я получил небольшую плату, на который было всего три микросхемы: приёмник DTMF, передатчик DTMF, микроконтроллер. Да, всего три мелких чипа! Плата получилась размером с небольшую открытку. И это работало!
Снова демонстрация работы устройств руководству, снова их «небольшие хотелки», снова мой ответ «реально, но надо время», снова внесения доработок…
С момента спора до момента этой версии устройств прошло почти полтора года.
Процесс доработок и добавления «хотелок» начальства превратил процесс разработки в бесконечный. И моего начальника стало это раздражать: я почти всё время на работе занимался только этим проектом. И он предложил это как-то завершить итоговой конструкцией.
Примерный вид приёмного оборудования, установленного на подстанции: (примерный из-за того, что фото сделано через 4 года после запуска и какая из версий плат тут — никто и не вспомнит...)
Сам прототип блока управления: (в этом состоянии и проработал 14 лет)
В то время на работе знакомого (эл.сети другого региона) монтировали мнемощит, на котором было много лампочек и выключателей. И я загорелся сделать нечто подобное: вывести всё управление в диспетчерской на мнемощит! Но если паять я умел, то руками работать — совершенно не очень… Получилось коряво просто страшно. От этой идеи решили отказаться.
К сожалению, схем диспетчерской части не осталось. САПРов для рисования схем я тогда не знал, а бумажное сгинуло в результате кучи реорганизаций и переездов конторы…
Всё что нашел — набросок:
И тут снова улыбка судьбы: начальство уверовало, что я реально могу сделать всяко-разно и в очередные «хотелки» добавился пункт контроля действий диспетчера. То есть, куда-то сохранять время включения и отключения уличного освещения. Дело в том, что некоторые диспетчера позволяли себе забить и забыть вовремя включить или отключить уличное освещение в городе. Я сказал, есть микросхемы энергонезависимой памяти, есть микросхемы часов, но я не смогу быстро написать такую программу: для освоения шины i2c мне требуется время на опыты. Но начальство заартачилось: надобно быстро! (тогда я не знал с чего такая прыть в них появилась).
И как-то в разговоре мой начальник сказал: а если диспетчерский блок сделать на основе компьютера? Ну, тогда это можно реализовать за месяц. На том и порешили.
Но главный инженер подложил мне очередную свинью: нафига ему давать хороший комп?! Сломает еще! Дайте ему списанный древний!
И дали: Пентиум-1, посыпавшийся винчестер, убитый в нуль монитор с «севшим» кинескопом («сел» так, что был немного виден только красный). Круто, да?
Но снова я пошел на принцип: привод дисковода ведь цел! Значит, сделаю загрузку программы с дискеты. Благо делать это часто не требовалось. А вот логи можно посуточно накапливать в памяти, и в полночь сохранять на вторую дискету — для этого я поставил второй дисковод 3.5 дюйма.
А вместо монитора будет ранее сделанный мнемощит. На этом с начальником отдела и порешили.
Далее встал вопрос написания программы для компьютера. Тут было проще: я уже имел некоторый опыт программирования на Спектруме (Бейсик), УКНЦ (Бейсик и Паскаль). Я планировал всё написать на ТурбоПаскале. И уже начал работу. Но встретил знакомого, что-то зацепили эту тему, а он мне прямо в лоб: а кто еще в вашей конторе и среди твоих знакомых владеет Паскалем? Ну и пофигу, что тебе он нравится. Главное, кто после тебя это будет поддерживать!
И я реально призадумался. Он пояснил так: надо выбрать язык программирования такой, чтобы даже без тебя могли в твоей программе разобраться. Паскаль знают единицы «компьютерщиков», вот спроси у вашего сисадмина: сможет он с нуля разобраться с твоей программой на Паскале? Узнал: сможет, но неделю будет разбираться с моим кодом. Тогда знакомый предложил взять Бейсик, который идёт в комплекте с компьютером. Мол, как бы «компьютерщики» не плевались, но как он работает понимают даже самые тупые.
Был выбран компилирующий вариант Бейсика — QuickBasic. На нём я написал всю программу. И оно работало! Снова собралось руководство, пощупало, пощёлкало — всё отображалось на небольшом мнемощите, собранном на боковой стенке самого системного блока. Так это устройство и ввели в работу. Фото не осталось, так как проработало небольшой период времени, а из телефонов у меня был китайский радиотелефон Senao без камеры.
Я уже стал постепенно остывать от мыслей: «А вот это можно было бы сделать иначе, красивее, надёжнее»…
И тут произошло одно очень интересное событие, о настоящей подоплёке которого я узнал только через несколько лет. Вызывает меня технический директор в кабинет. Захожу, а там всё наше начальство. К нам едет губернатор. Надо показать, как у нас автоматизировано всё и вся! Надо что-то аховое сделать. Что тебе надо для этого?
А, так как голова всё равно продолжала думать немного наперёд даже после сдачи проекта, то я попросил нормальный комп, монитор, мышь и месяц.
— Не, — сказали начальники. — Месяц это дофига! Давай за две недели!
И работа снова началась!
Я придумал и реализовал в коде интерфейс управления и отображения данных. Прикрутил сохранение данных на винчестере после каждого изменения. Добавил отображение всех ситуаций на подстанциях в виде замещающихся строк (потом покажу, не знаю, как это описать коротко). Показал получившееся руководству. Те заплясали.
— А можно прикрутить мышку? А то как-то кнопки на клавиатуре учить лень… — заявили начальники.
И снова я засел за работу. И получил от мелкософта под дых! Дело в том, что к компилирующему QuickBasic не было нормальной библиотеки работы с мышкой. Она то не инициализировалась, или отваливалась в процессе работы. Тогда я за ночь переписал код под интерпретирующую версию компилятора. Там были какие-то отличия, но я уже не помню. Но зато мышь работала нормально!
Снова переписал интерфейс программы. И вот что получилось:
Стал обучать диспетчеров. И тут произошло то, чего я просто не ожидал: они максимально возможными средствами отказывались от работы с новой телемеханикой! Они строчили жалобы: новая телемеханика глючит, врёт, зависает. Хотя доказать факты не могли ни одним примером. Как стало потом известно, их не устраивал контроль за ними: они же цари, а тут приходится в нужное время идти и включать, отключать освещение города вместо любимого телевизора или игры в карты. Тогда технический директор приказом оформил использование только новой телемеханики.
Внешний вид диспетчерского места:
Нет, губернатор к нам не приехал. Был его зам. Но контора подготовилась: в местной газете появилась хвалебная статья как у нас всё автоматизировано, чуть ли не каждая подстанция под контролем! Ну, и так еще на газетный разворот.
А потом я узнал (случайно увидел на Доске почета города в администрации), что под мою автоматику город получил неплохой такой грант.
Мне за работу заплатили вроде 2 или 3 мои ЗП (был оформлен договор подряда).
Прошло несколько месяцев с момента запуска моей автоматики. Иногда выплывали мелкие косячки или хотелки. Иногда были и казусы: диспетчером был принят человек без указательного пальца. Поэтому он физически не мог нажать левую кнопку мыши. Пришлось переписать интерфейс и под него.
В процессе эксплуатации были добавлены информационные сообщения и подсказки персоналу. В правом верхнем углу экрана появилась статистика по последним ошибкам и сообщениями системы, в которой старые сообщения замещались новыми. Немного расширился функционал программы: добавилась запись действий персонала и принятых сообщений, в отчеты писались все нажатия и команды.
В процессе поиска информации я познакомился с разными интересными людьми. Один из них предложил мне описать мою поделку в журнале, в котором публиковался и он сам. И тут начался второй этап: до этого момента я не пользовался никакими САПРами, даже и не задумывался про их существование… Пришлось рисовать схемы в Пэинте: сперва нарисовал все обозначения в виде кубиков-спрайтов, потом из них рисовал всю схему. Да, коряво до жути и сейчас мне стыдно то видеть, но как есть.
Для понимания одна из картинок в той статье:
Журнал принял и даже прислал рекомендацию по правке текста статьи, и общие рекомендации к её оформлению. Мне повезло: журнал был новый, только раскручивался и принимали статьи даже таких дилетантов, как я.
Статью сверстали и прислали мне на проверку. Помню, я внёс какие-то исправления и дал пару замечаний, статью сверстали заново и снова прислали на подтверждение. И в 2004 году журнал «Современная электроника» опубликовала мою статью. Ниже я дам ссылку на неё, там же имеются ссылки на архив программы. Код написан ужасным стилем: «быстро и грязно», так как на момент написания никакого толкового ТЗ я не имел. По факту стиль «быстрое затыкание найденных дыр и добавление различных хотелок руководства».
А вот дальше произошла интересная вещь: мне позвонил главный редактор (он уже там не работает: случайно узнал, посещая выставку года 2-3 назад) и озвучил мой гонорар. ЭТО БЫЛ ШОК. За саму статью сумма и еще четыре таких — как приз «зрительских симпатий редакции»: за оригинальность решения (или как-то вроде того). Сумма была равносильна моей зарплате! И половине суммы, полученной за этот проект.
Нет, я не обижен на контору: я-то весь процесс разработки и внедрения делал почти всегда в рабочее время и на рабочем месте. Вопросов никаких.
Это была моя первая статья в журнале, первая разработка, и первый опыт.
Опыт зарабатывания денег головой… И материалы статьи.
Примерно через полгода у руководства появилась идея нарастить систему интеллектуальным счетчиком электроэнергии. Дело в том, что город покупал электроэнергию у поставщика, она по нескольким фидерам поступала на несколько центральных городских подстанций. И было выявлено хищение энергии самими поставщиками: то есть, нам банально «накручивали» показания. Нефигово и нагло, как потом показали измерения и сравнения балансов фидеров.
Я опущу процесс поиска решения этой проблемы, а так же покупку этого супер-счетчика СЭТ-4ТМ.
Упомяну лишь, что юридически требовалось получить сертификацию завода-изготовителя. Конечно, туда отправили меня. Привет Нижнему Новгороду и заводу им. Фрунзе!
Чувствовал себя я там не очень уютно: я был единственный молодой среди всех участников. Да еще было несколько некомфортно в момент знакомства, когда вставали и говорили: Заместитель технического директора предприятия, Главный инженер электросетей, Ведущий специалист отдела сбыта, Руководитель отдела энегосбыта… и тут я такой: «электромонтёр». Ну, вы поняли…
В своей системе я прикрутил и съём показаний счетчика. Насколько ужасно и коряво, но выбора не было: изначально телемеханика проектировалась под именно телемеханику, а не как канал передачи данных. Суть доработки сводилась к тому, что выдав на подстанцию специальную команду, передающий блок диспетчерского комплекта отключался от линии. А комплект приёмника подстанции, приняв эту команду, отключал линию связи и засыпал на 5 минут. В этот момент на ПК запускалась программа, полученная от производителя счетчика, активировала прямую связь через проводной модем и «стучалась» в настройки счетчика. Тот принимал, «рукопожатие» и сеанс связи устанавливался. Моё устройство на подстанции просыпалось, опрашивала выход модема «CD» (обнаружение несущей) и если модем работал — устройство снова засыпало. Да, очень криво, но тогда я не мог опросить регистры счетчика по RS-485: не хватало знаний и понимания протокола обмена с этим чудо-прибором!
По факту в 2006 году получилась вторая версия устройства, с новым ПО как для диспетчера, так и для блоков подстанций. И её опубликовал в другом журнале, помню был украинский. Вроде Радiоаматор (Радиолюбитель), но могу уже и ошибаться за давностью лет.
В итоге получилась одна небольшая плата и несколько микросхем:
Схема приёмной части:
Прошел почти год. Я работал в основной должности. Да, я продолжал самообразовываться, но только в свободное время: у нас родился ребёнок, жена была в декретном отпуске, так что добытчиком приходилось быть мне. Нет, я не стал тогда ни программистом, ни электронщиком: банальная нехватка времени и денег на материалы, приборы…
А еще через полгода у нас в конторе начался писец по-полной: задержки зарплаты, разделение отделов и соединения с другими филиалами. За тот период времени у меня, наверное, с пяток записей типа «Уволен в связи с реорганизацией» и «Принят переводом из ...». Наступил такой момент, что я сидел за столом, передо мной лежала сумма денег по тому курсу около 15 долларов… Всё, больше запаса денег не было.
Зарплату к Новому году (а мы все так ждали!) не выдали, дали по 500 рублей и всё.
И я решил увольняться.
— Ты Сашка такой-то?
— Да.
— Ты служил на станции радиорелейной и космической связи?
— Да.
— В таком-то году закончил такое-то училище?
— Да.
— О! Я нашел тебя!
Оказывается, этот мужичок преподавал основы электроники в училище, которое я закончил 12 лет назад. Там мы с ним когда-то общались и я иногда у него консультировался. Его двоюродный брат открыл свою фирму, и собирал по знакомым всех, кто разбирался в радио и спутниковой связи. Как он меня нашел — я не знаю! Я-то переехал в другой дом.
Тогда я отказался от этого предложения, так как такая работа казалась мне чем-то невероятно непостижимым! Да и учили солдат у нас никак: если бы я сам этим не интересовался, то и был бы как все, на уровне «эту херовину втыкай в эту пиздюлину». Но через три месяца денег не стало, и я поехал на собеседование в ту контору…
Так как это не имеет смысла рассказывать, просто скажу, что учить тот «родственник» не умел никак. Я за полгода сам разобрался в теме и знал больше директора, а через год работал на другого человека. Так я и зарабатывал несколько лет… Электроники почти не касался, но иногда её понимание помогало.
Много лет я занимался установкой, настройкой и ремонтом оборудования для спутникового ТВ. На эту тему писал статьи и обзоры в российские и украинские профильные журналы: Телеспутник, МедиаСат (вроде так назывался).
Параллельно читал, читал и пробовал: схемы, программы, платы.
Чтобы набраться опыта подался во фриланс по минимальной расценке: абы взять заказ и научиться! Для этого зарегистрировался на всех форумах электронной тематики, на все разделы «есть работа». Их чтение каждые полчаса — час…
Потом немного подучил HTML и сделал сайтик на ныне канувшем в Лету Народ.Ру. После закрытия этого проекта Яндексом купил себе место под другой сайт, где выкладывал некоторые их своих проектов и свои контакты для заказов. Не, сайт себя почти не окупает, но тогда он дал знакомства и опыт…
Брался за всё: от бытового, для радиолюбителей (сам же в прошлом ham), встраиваемое, замена сгоревшим блокам, торговое оборудование, всякие gsm-штуки с управлением по sms и интернету, световые на DMX-512 и MIDI…
Всегда говорил Заказчику: Я — самоучка. Знаю только Паскаль и Бейсик, код дам, но поможет ли он вам в плане поддержки проекта? Захотят ваши программеры иметь дело с моим компилятором? Если соглашались — работали. С некоторыми так работаю по мелочам до 10 лет!
На данный момент в моём портфолио больше сотни проектиков и проектов: от простеньких на макетках или ЛУТом дома, так и более весомых, с производством в РФ и/или Китае.
Последние 6 лет работаю удаленно в подмосковной компании. Первые пару лет работал с ними по договорам, потом позвали «на постоянку» — оклад. В трудовой запись: «Принят инженером-разработчиком электронных устройств».
На данный момент мой уровень владения электроникой и микроконтроллерами где-то между «сильным электриком 99го разряда» и «средненьким специалистом по разработке программно-аппаратных комплексов» с базой знаний начала 2000х годов: 8-битные МК, языки программирования где-то между Паскалем и Бейсиком, двухслойные печатные платы…
Заочно получил диплом педагога: новый Закон об образовании обязывал иметь пед.образование для продолжения работы с детьми в кружке (второй год он закрыт, так как… Ну, это уже не в этой статье, да и болезненно говорить про наше образование)
А бывшего технического директора той конторы, встретив случайно на улице, я поблагодарил: не поверь он тогда мне — не занялся бы я ни телематикой, ни телеметрией, ни МК…
Upd: спросили, что было самое сложное в таком вот росте?
Самое сложное было в отсутствии у меня того, что можно назвать "инженерной культурой": "
Некрасивый самолет летать не может". То есть, иметь план работы, составить подробное ТЗ, перепроверить документацию в нескольких источниках (да, на это я напоролся во второй версии, при создании «Сервера»), красиво развести плату, оставив место под крепёжные отверстия. Не знаю, как объяснить.
Автор: Александр
