Экзоскелет ноги при инсульте
Íà Ïèêàáó è ðàíüøå âñòðå÷àëèñü ôîòîãðàôèè ýòîãî çàíÿòíîãî óñòðîéñòâà, à âîò íàøåëñÿ ÷åëîâåê (ïðàâäà íå ó íàñ, à â Àìåðèêå), êîòîðûé ýòè ÷àñû ðàçîáðàë è âíèìàòåëüíî ðàññìîòðåë èçíóòðè:
Áîðòîâûå ×àñû Êîñìè÷åñêèå. Ïîêàçûâàþò âðåìÿ, èìåþò áóäèëüíèê («îïîâåùàòåëü») è ñåêóíäîìåð
Íåäàâíî ê íàì â ðóêè [â Ìóçåé êîìïüþòåðíîé èñòîðèè â Ìàóíòèí-Âüþ, Êàëèôîðíèÿ] ïîïàëè ÷àñû, ëåòàâøèå â êîñìîñ ñ ìèññèåé «Ñîþç» («Áîðòîâûå ×àñû Êîñìè÷åñêèå», èëè Á×Ê). ×àñû èçãîòîâëåíû â 1984 ãîäó è ñîäåðæàò áîëåå 100 èíòåãðàëüíûõ ñõåì (ÈÑ) íà äåñÿòè ïå÷àòíûõ ïëàòàõ. Ïî÷åìó æå ýòè ÷àñû òàêèå ñëîæíûå?  äàííîé ñòàòüå ÿ èçó÷ó ñõåìó ÷àñîâ è îáúÿñíþ, ïî÷åìó äëÿ íèõ ïîòðåáîâàëîñü òàê ìíîãî ÷èïîâ. Òàêæå ÷àñû äàþò íàì âîçìîæíîñòü ïîäðîáíåå âçãëÿíóòü íà ñîâåòñêóþ àýðîêîñìè÷åñêóþ ýëåêòðîíèêó è ñðàâíèòü å¸ ñ àìåðèêàíñêèìè òåõíîëîãèÿìè.
Êîñìè÷åñêèå êîðàáëè «Ñîþç» áûëè ðàçðàáîòàíû â ðàìêàõ ñîâåòñêîé êîñìè÷åñêîé ïðîãðàììû âî âðåìÿ ëóííîé ãîíêè. Ïåðâûé «Ñîþç» ïîëåòåë â 1966 ãîäó, à âñåãî â ðàìêàõ ïðîãðàììû çà ïîñëåäíèå 50 ëåò áûëî ñîâåðøåíî áîëåå 140 ïîë¸òîâ. Êîñìè÷åñêèé êîðàáëü (ñì. ôîòî íèæå) ñîñòîèò èç òð¸õ ÷àñòåé. Êðóãëàÿ ñåêöèÿ ñëåâà îáèòàåìûé ìîäóëü, ãäå õðàíèòñÿ ãðóç, îáîðóäîâàíèå è íàõîäÿòñÿ æèëûå îòñåêè.  ñåðåäèíå íàõîäèòñÿ ñïóñêàåìûé ìîäóëü, è ýòî âñ¸, ÷òî âîçâðàùàåòñÿ íà Çåìëþ; êîñìîíàâòû íàõîäÿòñÿ â ñïóñêàåìîì ìîäóëå âî âðåìÿ çàïóñêà è âîçâðàùåíèÿ.  ñåðâèñíîì ìîäóëå ñïðàâà íàõîäèòñÿ îñíîâíîé äâèãàòåëü, ñîëíå÷íûå ïàíåëè è äðóãèå ñèñòåìû.
“Ñîþç ÒÌÀ-7” îòõîäèò îò ÌÊÑ, 2006
 ñïóñêàåìîì ìîäóëå íàõîäèòñÿ ïàíåëü óïðàâëåíèÿ êîñìè÷åñêèì êîðàáë¸ì (ñì. íèæå). Öèôðîâûå ÷àñû íàõîäÿòñÿ ñëåâà ââåðõó. Íà ðàííèõ êîðàáëÿõ «Ñîþçà» èñïîëüçîâàëèñü àíàëîãîâûå ÷àñû, íî ñ 1996 ïî 2002 ãîä íà êîðàáëå ñòîÿëè óæå öèôðîâûå ÷àñû. Öèôðîâûå ÷àñû òàêæå èñïîëüçîâàëèñü íà êîñìè÷åñêîé ñòàíöèè «Ìèð». Èç áîëåå ïîçäíèõ «Ñîþçîâ» ÷àñû èñ÷åçëè, è òàì èñïîëüçîâàëîñü äâà êîìïüþòåðíûõ ýêðàíà íà ïàíåëè óïðàâëåíèÿ.
Ïàíåëü óïðàâëåíèÿ «Ñîþçà». Öèôðîâûå ÷àñû ñëåâà ââåðõó. Ýêðàí ïîñåðåäèíå òåëåâèçîð.
Ïîäðîáíåå î ÷àñàõ
Ó ÷àñîâ áûëî òðè ôóíêöèè: ïîêàçûâàòü âðåìÿ, ñëóæèòü áóäèëüíèêîì è ñåêóíäîìåðîì.  ðåæèìå ×àñîâ Òåêóùåãî Âðåìåíè (×ÒÂ) ÷àñû ïîêàçûâàþò òåêóùåå âðåìÿ ïî Ìîñêâå ïðè ïîìîùè øåñòè öèôð ñëåâà ââåðõó, à ÎÏ ïîêàçûâàåò âðåìÿ óñòàíîâêè áóäèëüíèêà. Áóäèëüíèê (èëè “îïîâåùàòåëü”, ÎÏ) ìîæíî ïîñòàâèòü íà îïðåäåë¸ííîå âðåìÿ; â ýòî âðåìÿ ÷àñû àêòèâèðóþò ðåëå, çàïóñêàÿ îäíó èç âíåøíèõ ñõåì êîðàáëÿ (âûâîäû îáî âñåõ ôóíêöèÿõ ïîêà ñäåëàíû ìíîþ íà îñíîâàíèè ðåâåðñ-èíæèíèðèíãà. Êîãäà ìû âêëþ÷èì ýòè ÷àñû, ïîñìîòðèì, ãäå ÿ áûë íåïðàâ). Íàñòðàèâàþòñÿ ÷àñû â ðåæèìå «Êîððåêöèÿ»; öèôðû óâåëè÷èâàþòñÿ ïî íàæàòèþ êíîïêè «Ââîä». Íèæíÿÿ ÷àñòü ÷àñîâ ýòî ñåêóíäîìåð. ×åòûðå ñâåòîäèîäíûõ èíäèêàòîðà ïîêàçûâàþò ïðîøåäøèå ìèíóòû è ñåêóíäû. Êíîïêà âíèçó çàïóñêàåò, îñòàíàâëèâàåò èëè ñáðàñûâàåò ñåêóíäîìåð (ñóäÿ ïî èíñòðóêöèè äëÿ êîìàíäû «Ñîþçà», ÷àñû àâòîìàòè÷åñêè èçìåðÿþò âðåìÿ, ïðîøåäøåå ñ çàïóñêà äâèãàòåëÿ äî îñòàíîâêè, à òàêæå âðåìÿ âî âðåìÿ ñïóñêà äî êîíòàêòà ñ ïîâåðõíîñòüþ). Òóìáëåð «Âêë» âêëþ÷àåò ÷àñû.
Íàì, êîíå÷íî, õîòåëîñü ïîñìîòðåòü, ÷òî ó íèõ âíóòðè, òàê ÷òî Ìàðê îòêðóòèë êðûøêó è ñíÿë å¸. Ïîä íåé îáíàðóæèëàñü ïëîòíàÿ ïà÷êà ïå÷àòíûõ ïëàò. ×àñû îêàçàëèñü ãîðàçäî ñëîæíåå, ÷åì ÿ îæèäàë äåñÿòü ïå÷àòíûõ ïëàò áûëè óñåÿíû ÈÑ ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà è äðóãèìè êîìïîíåíòàìè. Êîìïîíåíòû ðàñïîëîæåíû íà äâóõñëîéíûõ ïå÷àòíûõ ïëàòàõ ýòî ðàñïðîñòðàí¸ííàÿ òåõíîëîãèÿ ñáîðêè. Íà ïëàòå ïåðåìåøàíû êàê êîìïîíåíòû ïîâåðõíîñòíîãî, òàê è ñêâîçíîãî ìîíòàæà. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî êîìïîíåíòû òèïà ðåçèñòîðîâ è êîíäåíñàòîðîâ ìîíòèðîâàëèñü ïîñðåäñòâîì ïðîäåâàíèÿ èõ íîæåê ÷åðåç îòâåðñòèÿ â ïëàòàõ. À ÈÑ ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà áûëè íàïàÿíû íà ïëîùàäêè, ðàñïîëîæåííûå íà ïîâåðõíîñòè ïëàòû. Ýòî áîëåå ïåðåäîâîé ïîäõîä, ÷åì èñïîëüçîâàëè â àìåðèêàíñêîé ïîòðåáèòåëüñêîé ýëåêòðîíèêå â 1984 ãîäó: òàì èñïîëüçîâàëè áîëüøèå ÈÑ ñêâîçíîãî ìîíòàæà, è íå ïåðåøëè íà ïîâåðõíîñòíûé ìîíòàæ âïëîòü äî êîíöà 1980-õ. Ïðè ýòîì àýðîêîñìè÷åñêèå êîìïüþòåðû ÑØÀ èñïîëüçîâàëè ïîâåðõíîñòíûé ìîíòàæ ÈÑ ñ 1960-õ.
×àñû ñî ñíÿòîé êðûøêîé
Îäíà èíòåðåñíàÿ îñîáåííîñòü ÷àñîâ ñîñòîèò â òîì, ÷òî ïëàòû ñîåäèíÿþòñÿ îòäåëüíûìè ïðîâîäàìè, ñîáðàííûìè â æãóòû (ÿ îæèäàë, ÷òî ïëàòû áóäóò âñòàâëåíû â ìàòåðèíñêóþ ïëàòó èëè áóäóò ñîåäèíåíû êàáåëÿìè). Ó ïëàò åñòü ðÿäû êîíòàêòîâ ïî ïåðèìåòðó, è ïðîâîäà ïðèïàÿíû ê íèì. Çàòåì ïðîâîäà ñîáèðàëè â æãóòû, îáìàòûâàëè ïëàñòèêîì è çàêðåïëÿëè íà ïëàòàõ.
Ñíà÷àëà ìû äóìàëè, ÷òî äàëüøå ðàçîáðàòü ÷àñû, íå îòïàÿâ ïðîâîäà, íå ïîëó÷èòñÿ, îäíàêî çàòåì ïîíÿëè, ÷òî æãóòû ïðîâîäîâ áûëè ðàñïîëîæåíû òàêèì îáðàçîì, ÷òî ïëàòû ìîæíî ðàçâåðíóòü íà ìàíåð êíèãè. Ýòî ïîçâîëèëî íàì òùàòåëüíåå èçó÷èòü ïëàòû. Íåóäîáñòâî äîñòàâèëî òî, ÷òî íåêîòîðûå ÷àñòè ïëàò áûëè ñïàÿíû ñïåðåäè êîðîòêèìè ïðîâîäàìè, ïîýòîìó ìû íå ìîãëè óâèäåòü ýòè ïëàòû ñ îáåèõ ñòîðîí.
Âèäíî, êàê ìíîãî â ÷àñàõ ÈÑ.  îñíîâíîì ýòî ÈÑ ñ ïëîñêèì ìåòàëëè÷åñêèì êîðïóñîì è 14-þ êîíòàêòàìè, ÷òî îòëè÷àåò èõ îò àìåðèêàíñêèõ ÈÑ òîãî âðåìåíè, êîðïóñ êîòîðûõ äåëàëè èç ÷¸ðíîé ýïîêñèäêè. Òàêæå âñòðå÷àþòñÿ 16-êîíòàêòíûå ÈÑ â ðîçîâûõ êåðàìè÷åñêèõ êîðïóñàõ.
Ñõåìà ÷àñîâ
Ñëåäóþùèì ýòàïîì ñòîÿëî áîëåå äåòàëüíîå èçó÷åíèå ñõåìû äàâàéòå ðàññìàòðèâàòü å¸, íà÷èíàÿ ñ çàäíåé ÷àñòè ÷àñîâ. Ðàçú¸ì ñ 19-þ êîíòàêòàìè (ñòàíäàðòíûé äëÿ ñîâåòñêîé âîåííîé ýëåêòðîíèêè ÐÑ19Ò ìíå óäàëîñü íàéòè äëÿ íåãî îòâåòíóþ ÷àñòü íà eBay, è å¸ ìû áóäåì èñïîëüçîâàòü äëÿ çàïóñêà ÷àñîâ) ñîåäèíÿë ÷àñû ñ ïðèáîðàìè êîðàáëÿ. ×åðåç ýòîò ðàçú¸ì ïðèáîðû ïîäàâàëè íà ÷àñû 24 Â, à òàêæå âñå íåîáõîäèìûå òàêòîâûå èìïóëüñû è óïðàâëÿþùèå ñèãíàëû äëÿ ñåêóíäîìåðà. ×àñû ïî ïðîøåñòâèè çàäàííîãî îòðåçêà âðåìåíè ïîäàâàëè êîìàíäó êîðàáëþ ÷åðåç êîíòàêòû ðåëå.
Äâå ïëàòû â çàäíåé ÷àñòè ÷àñîâ ýòî ïèòàíèå, è îíî îêàçàëîñü ñëîæíåå, ÷åì ÿ îæèäàë. Ïåðâàÿ ïëàòà èìïóëüñíûé èñòî÷íèê ïèòàíèÿ, ïðåîáðàçóþùèé 24  êîðàáåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ â 5 Â, íåîáõîäèìûå äëÿ ðàáîòû ÈÑ. Êåðàìè÷åñêèå öèëèíäðû ýòî êàòóøêè èíäóêòèâíîñòè ðàçíîãî ðîäà, îò ïðîñòûõ êàòóøåê äî ñëîæíûõ 16-êîíòàêòíûõ.  óïðàâëÿþùåé ñõåìå ïðèñóòñòâóåò äâà îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëÿ â ìåòàëëè÷åñêèõ öèëèíäðàõ. Äâà äðóãèõ êîðïóñà, ïîõîæèå íà ÈÑ, ñîäåðæàò ïî ÷åòûðå òðàíçèñòîðà. Ðÿäîì ñ íèìè öèëèíäðè÷åñêèé ñòàáèëèòðîí, ðåãóëèðóþùèé âûõîäíîå íàïðÿæåíèå [òàê â îðèãèíàëå õîòÿ îäèí èç ÷èòàòåëåé íàñòàèâàåò, ÷òî «ñòàáèëèòðîí ýòî èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ è îí ñàì ïî ñåáå íè÷åãî íå ðåãóëèðóåò» / ïðèì. ïåðåâ.].  öåíòðå âèäíî áîëüøîé êðóãëûé òðàíçèñòîð èìïóëüñíîãî ïèòàíèÿ. Ìîæíî áûëî îæèäàòü íàéòè òàì ïðîñòåéøèé ïîíèæàþùèé òðàíñôîðìàòîð. Îäíàêî èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ïîñòðîåí ïî áîëåå ñëîæíîé ñõåìå, îáåñïå÷èâàþùåé ýëåêòðè÷åñêóþ èçîëÿöèþ êîðàáëÿ è ÷àñîâ (ãàëüâàíè÷åñêóþ ðàçâÿçêó). Íå çíàþ òî÷íî, çà÷åì ýòî ïîíàäîáèëîñü.
Ìíîãèå êîìïîíåíòû èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ îòëè÷àþòñÿ ïî âèäó îò àìåðèêàíñêèõ. Àìåðèêàíñêèå ðåçèñòîðû îáû÷íî ïðîìàðêèðîâàíû öâåòíûìè ïîëîñêàìè, íî ñîâåòñêèå ðåçèñòîðû ýòî çåë¸íûå öèëèíäðû ñ íàïå÷àòàííûì íà íèõ íîìèíàëîì. Ñîâåòñêèå äèîäû îðàíæåâûå ïðÿìîóãîëüíûå êîðïóñà, à íå öèëèíäðè÷åñêèå, êàê â ÑØÀ. Òðàíçèñòîð ïèòàíèÿ â öåíòðå êðóãëûé, ó íåãî íåò ìåòàëëè÷åñêîé êðîìêè, êàê ó àìåðèêàíñêèõ òðàíçèñòîðîâ â êîðïóñàõ TO-3. Íå áåðóñü ñóäèòü, ëó÷øå èëè õóæå êîðïóñà ó ñîâåòñêèõ êîìïîíåíòîâ ïðîñòî èíòåðåñíî èçó÷àòü, êàê îíè îòëè÷àþòñÿ îò àìåðèêàíñêèõ.
Èñòî÷íèê ïèòàíèÿ èñïîëüçóåò äèîäû íà 1 À â ïðÿìîóãîëüíûõ îðàíæåâûõ êîðïóñàõ. ÎÑ îçíà÷àåò âûñîêîå âîåííîå êà÷åñòâî.
Âòîðàÿ ïëàòà òîæå ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, íî îíà ãîðàçäî ïðîùå. Íà íåé åñòü ôèëüòðóþùèå êàòóøêè èíäóêòèâíîñòè è êîíäåíñàòîðû, à òàêæå ÷èï ëèíåéíîãî ðåãóëÿòîðà íàïðÿæåíèÿ (ðîçîâûé), âûäàþùèé 15  äëÿ ÈÑ îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ ïåðâîé ïëàòû. Ó ÷èïà ðåãóëÿòîðà íàïðÿæåíèÿ åñòü äâå áîëüøèå ìåòàëëè÷åñêèå ïåòëè, ïðèïàÿííûå ê ïëàòå è ðàññåèâàþùèå òåïëî. Ñòðàííî, ÷òî ó ïëàòû åñòü òðè áîëüøèõ îòâåðñòèÿ ñ ïðàâîé ñòîðîíû. Âåðîÿòíî, îíè íóæíû äëÿ òîãî, ÷òîáû îñâîáîäèòü ìåñòî äëÿ êîìïîíåíòîâ áîëüøîé âûñîòû íà ñîñåäíåé ïëàòå íî òàì òàêèõ êîìïîíåíòîâ íåò. Âèäèìî, ýòó ïëàòó èçíà÷àëüíî ðàçðàáàòûâàëè äëÿ äðóãîãî óñòðîéñòâà.
Âòîðàÿ ïëàòà íàïîëîâèíó ïóñòàÿ, è å¸ ïðàâàÿ ÷àñòü, âèäèìî, ðàáîòàåò êàê ðàäèàòîð
Îñòàëüíûå ïëàòû çàïîëíåíû ÈÑ öèôðîâîé ëîãèêè. Ïëàòà 3 íà ôîòî íèæå è ïîõîæàÿ íà íå¸ ïëàòà 5 îòâå÷àþò çà ôóíêöèè òåêóùåãî âðåìåíè è îïîâåùàòåëÿ. Íà êàæäîé ïëàòå ñòîÿò äâîè÷íî-äåñÿòè÷íûå ñ÷¸ò÷èêè äëÿ øåñòè öèôð (÷àñû, ìèíóòû, ñåêóíäû). Êðîìå òîãî êàæäîìó ñ÷¸ò÷èêó òðåáóåòñÿ ëîãè÷åñêèé ÷èï äëÿ óâåëè÷åíèÿ è åù¸ îäèí ÷èï äëÿ ñáðîñà, â çàâèñèìîñòè îò òîãî, ðàáîòàþò ëè ÷àñû â îáû÷íîì ðåæèìå èëè èõ íàñòðàèâàþò (ïîýòîìó òàì òàê ìíîãî ÷èïîâ). Ðîçîâûé ÷èï óïðàâëÿåò âûáîðîì öèôðû ïðè íàñòðîéêå.
Ó ïëàòû 4 (íèæå) äâå ôóíêöèè. Âî-ïåðâûõ, îíà óïðàâëÿåò òåì, ïîêàçûâàþò ëè ÷àñû òåêóùåå âðåìÿ èëè âðåìÿ îïîâåùåíèÿ. Ó êàæäîé öèôðû äëÿ ýòîé öåëè åñòü îòäåëüíûé ÷èï. Âî-âòîðûõ, ïëàòà äà¸ò ñèãíàë êîðàáëþ, êîãäà òåêóùåå âðåìÿ ñîâïàäàåò ñ çàäàííûì âðåìåíåì îïîâåùåíèÿ. Ýòî ðåàëèçîâàíî ñ èñïîëüçîâàíèåì íåñêîëüêèõ ÷èïîâ, êîòîðûå ñâåðÿþò âñå öèôðû ïî î÷åðåäè, îïðåäåëÿÿ íàëè÷èå ñîâïàäåíèÿ. Òàê ÷òî, õîòÿ ôóíêöèè ýòîé ïëàòû êàæóòñÿ ïðîñòûìè, äëÿ íèõ òðåáóåòñÿ ïîëíàÿ ïëàòà ÷èïîâ. Êîíòàêòû âíèçó ïëàòû ñâÿçûâàþò ïëàòó 4 ñ ïëàòîé 5. Ñ ïëàòîé 3 îíà ñîåäèíÿåòñÿ ÷åðåç æãóò ïðîâîäîâ.
Íà íåêîòîðûõ ïëàòàõ ðàçìåùåíî áîëüøå êîìïîíåíòîâ, ÷åì íóæíî òîëüêî ëèøü äëÿ öèôðîâîé ëîãèêè. Ê ïðèìåðó, íà ïëàòàõ 6 è 7 åñòü èìïóëüñíûå òðàíñôîðìàòîðû, ýëåêòðè÷åñêèå èçîëèðóþùèå óïðàâëÿþùèå ñèãíàëû, ïîñòóïàþùèå â ÷àñû ÷åðåç 19-êîíòàêòíûé ðàçú¸ì (â ñîâðåìåííûõ ñõåìàõ ýòó ðîëü èñïîëíÿåò îïòðîí). Ýòè òðàíñôîðìàòîðû íåìíîãî ïîõîæè íà ãðèáû èëè ìàëåíüêèå âîäîíàïîðíûå áàøíè, è èõ ìîæíî âèäåòü íà ôîòî íèæå. Íà 7-é ïëàòå òàêæå åñòü êðèñòàëë êâàðöà ìåòàëëè÷åñêèé ïðÿìîóãîëüíèê âíèçó (èíñòðóêöèÿ äëÿ «Ñîþçà» óòâåðæäàåò, ÷òî òî÷íîñòü ýòèõ ÷àñîâ ñîñòàâëÿåò äî 30 ñåêóíä â äåíü, ÷òî íå î÷åíü õîðîøî äåø¸âûå ýëåêòðîííûå ÷àñû îò Timex 1970-õ ãîäîâ äàâàëè òî÷íîñòü äî 15 ñåêóíä â ìåñÿö; â èíñòðóêöèè íàïèñàíî, ÷òî ÷àñû ìîæíî ñèíõðîíèçèðîâàòü ïî âíåøíèì èìïóëüñàì).
Íà 7-é ïëàòå ñòîèò êðèñòàëë íà 1 ÌÃö, çàäàþùèé òàêòîâóþ ÷àñòîòó äëÿ ÷àñîâ
Äâå ôóíêöèè 7-é ïëàòû ãåíåðàöèÿ òàêòîâûõ èìïóëüñîâ è ðåàëèçàöèÿ ñåêóíäîìåðà. Êâàðöåâûé êðèñòàëë âûäà¸ò èìïóëüñû ÷àñòîòîé 1 ÌÃö. Îíè çàìåäëÿþòñÿ äî èìïóëüñîâ ðàç â ñåêóíäó ïðè ïîìîùè øåñòè äâîè÷íî-äåñÿòè÷íûõ ñ÷¸ò÷èêîâ; êàæäûé èç íèõ äåëèò ÷àñòîòó íà 10. Çàòåì ýòè èìïóëüñû èñïîëüçóþòñÿ îñòàëüíûìè ñõåìàìè ÷àñîâ. Äëÿ ðàáîòû ñåêóíäîìåðà íà ïëàòå åñòü ÷åòûðå ñ÷¸ò÷èêà äëÿ ÷åòûð¸õ öèôð. Òàêæå òàì ðàñïîëîæåíà óïðàâëÿþùàÿ ëîãèêà äëÿ çàïóñêà, îñòàíîâêè è îáíóëåíèÿ ñåêóíäîìåðà. Òðè èìïóëüñíûõ òðàíñôîðìàòîðà ïîçâîëÿþò êîðàáëþ óïðàâëÿòü ñåêóíäîìåðîì ïðè íàñòóïëåíèè îïðåäåë¸ííûõ ñîáûòèé.
Ïëàòû 8 è 9 óïðàâëÿþò ñâåòîäèîäíûìè äèñïëåÿìè. Êàæäîé öèôðå òðåáóåòñÿ ÷èï, çàæèãàþùèé îïðåäåë¸ííûå ñåãìåíòû 7-ñåãìåíòíîãî äèñïëåÿ íà îñíîâå äâîè÷íî-äåñÿòè÷íîãî çíà÷åíèÿ. ×èïû, ïðåîáðàçóþùèå äâîè÷íî-äåñÿòè÷íûå çíà÷åíèÿ â 7 ñåãìåíòîâ ýòî ðîçîâûå 16-êîíòàêòíûå ÷èïû. Ïîñêîëüêó íà ÷àñàõ åñòü 10 öèôð, èñïîëüçóåòñÿ 10 óïðàâëÿþùèõ ÷èïîâ. Âîñåìü èç íèõ ðàñïîëîæåíû íà 8-é ïëàòå, à íà 9-é ïëàòå ðàñïîëîæåíî äâà ÷èïà è ðàçëè÷íûå îãðàíè÷èâàþùèå òîê ðåçèñòîðû äëÿ ñâåòîäèîäíûõ äèñïëååâ. Ïåðåêëþ÷àòåëè äëÿ íàñòðîéêè ÷àñîâ òàêæå âèäíû íà ôîòî âíèçó.
È, íàêîíåö, íà 10-é ïëàòå ðàñïîëîæåíû äåñÿòü ñâåòîäèîäíûõ äèñïëååâ. Êàæäàÿ öèôðà ñîñòîèò èç äèñïëåÿ ñ ñåìüþ ñåãìåíòàìè è òî÷êîé. Äóìàþ, îäíà èç òî÷åê äîëæíà ÷òî-òî îáîçíà÷àòü ìû óçíàåì, ÷òî èìåííî, ïîäàâ ïèòàíèå íà ÷àñû.
Ñîâåòñêèå èíòåãðàëüíûå ñõåìû
Ðàññìîòðèì äàëåå ÈÑ ÷àñîâ. ×àñû â îñíîâíîì ñîäåðæàò ìèêðîñõåìû íà òðàíçèñòîðíî-òðàíçèñòîðíîé ëîãèêå (ÒÒË), ïîïóëÿðíîé ñ 1970-õ ïî 1990-å (åñëè âû çàíèìàëèñü öèôðîâîé ýëåêòðîíèêîé â êà÷åñòâå õîááè, âàì, âåðîÿòíî, çíàêîìû ÒÒË-÷èïû ñåðèè 7400). ×èïû ÒÒË áûëè áûñòðûìè, äåø¸âûìè è íàä¸æíûìè. Îäíàêî èõ ãëàâíûì íåäîñòàòêîì áûë äåôèöèò ôóíêöèîíàëüíîñòè. Íà ïðîñòåéøåì ÒÒË-÷èïå åñòü âñåãî íåñêîëüêî ëîãè÷åñêèõ âåíòèëåé, òèïà 4 NAND èëè 6 èíâåðòåðîâ, à áîëåå ñëîæíûé ÒÒË ìîã ñîäåðæàòü ÷òî-òî òèïà 4-áèòíîãî ñ÷¸ò÷èêà.  èòîãå ÒÒË óñòóïèëè äîðîãó ÊÌÎÏ (÷èïàì, êîòîðûå èñïîëüçóþò â ñîâðåìåííûõ êîìïüþòåðàõ), êîòîðûå èñïîëüçóþò ãîðàçäî ìåíüøå ýíåðãèè è èìåþò áîëüøóþ ïëîòíîñòü.
Ïîñêîëüêó êàæäûé îòäåëüíûé ÷èï â ÷àñàõ ìàëî ÷òî óìåë, ÷àñàì òðåáîâàëîñü ìíîæåñòâî ïëàò ñ ÷èïàìè äëÿ âûïîëíåíèÿ èõ ôóíêöèé. Ê ïðèìåðó, êàæäîé öèôðå ÷àñîâ òðåáóåòñÿ ñ÷¸ò÷èê, à òàêæå ïàðà ëîãè÷åñêèõ ÷èïîâ äëÿ óâåëè÷åíèÿ èëè î÷èñòêè ýòîé öèôðû ïî íåîáõîäèìîñòè, à òàêæå ÷èï, óïðàâëÿþùèé ñîîòâåòñòâóþùèì 7-ñåãìåíòíûì ñâåòîäèîäíûì äèñïëååì. Ïîñêîëüêó ÷àñû ïîêàçûâàþò 10 öèôð, ýòî óæå äà¸ò íàì 40 ÷èïîâ. Äîïîëíèòåëüíûå ÷èïû îáðàáàòûâàþò íàæàòèÿ íà êíîïêè è ïåðåêëþ÷àòåëè, ðåàëèçóþò îïîâåùàòåëü, îòñëåæèâàþò ñîñòîÿíèå ñåêóíäîìåðà, óïðàâëÿþò îñöèëëÿòîðîì, è òàê äàëåå, ÷òî äîâîäèò îáùåå ÷èñëî ÷èïîâ äî 100.
×òî ìíå ïîíðàâèëîñü â ñîâåòñêèõ ÈÑ, òàê ýòî ÷òî íóìåðàöèÿ ÷èïîâ ïîä÷èíÿåòñÿ ðàöèîíàëüíîé ñèñòåìå, â îòëè÷èå îò, ïî áîëüøîìó ñ÷¸òó, ñëó÷àéíîé íóìåðàöèè àìåðèêàíñêèõ ÈÑ (áîëüøå èíôîðìàöèè ìîæíî íàéòè â ñïðàâî÷íèêå “Èíòåãðàëüíûå ìèêðîñõåìû è èõ çàðóáåæíûå àíàëîãè”). Äâå áóêâû â íîìåðå äåòàëè îáîçíà÷àþò ôóíêöèþ ÷èïà ëîãè÷åñêèé âåíòèëü, ñ÷¸ò÷èê, òðèããåð, äåêîäåð. Ê ïðèìåðó, ìèêðîñõåìà íèæå îòìå÷åíà, êàê “Δ134 ËÁ2À”. Íîìåð ñåðèè 134 ãîâîðèò î òîì, ÷òî ýòî ÒÒË-÷èï ñ íèçêèì ýíåðãîïîòðåáëåíèåì. Áóêâà «Ë» îáîçíà÷àåò ëîãè÷åñêèé ÷èï, à «ËÁ» ëîãè÷åñêèå âåíòèëè NAND/NOR. «2» îáîçíà÷àåò îïðåäåë¸ííûé ÷èï êàòåãîðèè «ËÁ» (ôóíêöèîíàëüíîñòü ÷èïà 134ËÁ2 âêëþ÷àåò â ñåáÿ NAND-âåíòèëè è èíâåðòåð ñ 4 âõîäàìè, è ó íåãî íåò àìåðèêàíñêîãî àíàëîãà; “Δ” èñïîëüçóåòñÿ íà ìåëêèõ ÷èïàõ âìåñòî «Ë», ÷òîáû íå ïåðåïóòàòü å¸ ñ «Ï»).
Ëîãîòèïû íà ÈÑ ãîâîðÿò î òîì, ÷òî ó íèõ áûëè ðàçíûå ïðîèçâîäèòåëè. Íèæå ïîêàçàíî íåñêîëüêî ÷èïîâ, âìåñòå ñ íàçâàíèåì ïðîèçâîäèòåëåé è ïåðåâîäîì íà àíãëèéñêèé. Áîëüøå èíôîðìàöèè î ëîãîòèïàõ ñîâåòñêèõ ïîëóïðîâîäíèêîâ ìîæíî íàéòè òóò è òóò.
Ñðàâíåíèå ñ òåõíîëîãèåé ÑØÀ
Êàê âûãëÿäÿò ÷àñû ñ «Ñîþçà» ïî ñðàâíåíèþ ñ àìåðèêàíñêîé òåõíîëîãèåé? Âïåðâûå âçãëÿíóâ íà íèõ, ÿ áû ñêàçàë, ÷òî èõ ñäåëàëè â 1969-ì, à íå â 1984-ì åñëè ñìîòðåòü íà èõ óñòðîéñòâî è áîëüøîå êîëè÷åñòâî ïðîñòûõ ÷èïîâ â ïëîñêèõ êîðïóñàõ. Àìåðèêàíñêàÿ òåõíîëîãèÿ ê 1984 ãîäó ïðîèçâåëà IBM PC/AT è Apple Macintosh. Êàæåòñÿ àáñóðäíûì, ÷òî â ÷àñàõ èñïîëüçóåòñÿ íåñêîëüêî ïëàò ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì ÒÒË-÷èïîâ ÷åðåç äåñÿòü ëåò ïîñëå òîãî, êàê â ÑØÀ íà÷àëè âûïóñêàòü öèôðîâûå íàðó÷íûå ÷àñû íà îäíîì ÷èïå. Îäíàêî îêàçàëîñü, ÷òî ñðàâíèâàòü òåõíîëîãèè íå òàê-òî ïðîñòî.
Äëÿ ñðàâíåíèÿ ÷àñîâ «Ñîþçà» ñ ñîâðåìåííîé èì àìåðèêàíñêîé êîñìè÷åñêîé ýëåêòðîíèêîé 1980-õ, ÿ âçÿë ïëàòó îò êîìïüþòåðà AP-101S êîñìè÷åñêîãî «Øàòòëà». Íà ôîòî íèæå ïîêàçàíà ñõåìà îò ÷àñîâ «Ñîþçà» (ñëåâà) è êîìïüþòåðà «Øàòòëà» (ñïðàâà). Õîòÿ êîìïüþòåð «Øàòòëà» áîëåå ïðîäâèíóò ñ òî÷êè çðåíèÿ òåõíîëîãèé, ðàçíèöà ìåæäó íèìè íå òàêàÿ áîëüøàÿ, êàê ÿ îæèäàë. Îáå ñèñòåìû ñäåëàíû íà îñíîâå ÒÒË-÷èïîâ, õîòÿ ÷èïû ó «Øàòòëà» èç áîëåå áûñòðîãî ïîêîëåíèÿ. Ìíîãèå ÷èïû ó «Øàòòëà» ÷óòü áîëåå ñëîæíûå; îáðàòèòå âíèìàíèå íà ÷èïû ñ 20 êîíòàêòàìè ââåðõó. Áîëüøîé áåëûé ÷èï êóäà êàê áîëåå ñëîæíûé ýòî ÷èï êîððåêöèè îøèáîê ïàìÿòè AMD Am2960. Ïå÷àòíàÿ ïëàòà «Øàòòëà» áîëåå ïðîäâèíóòàÿ, ó íå¸ áîëüøå äâóõ ñëî¸â, èç-çà ÷åãî ÷èïû ìîæíî ðàñïîëàãàòü íà 50% ïëîòíåå.  òî âðåìÿ ñ÷èòàëîñü, ÷òî ÑÑÑÐ îòñòà¸ò îò Çàïàäà â ÈÑ-òåõíîëîãèÿõ íà 8-9 ëåò; ýòî ñîâïàäàåò ñ òåì, ÷òî âèäíî íà îñíîâå ñðàâíåíèÿ äâóõ ïëàò.
Îäíàêî ÷òî ìåíÿ óäèâèëî, òàê ýòî ñõîæåñòü êîìïüþòåðà «Øàòòëà» è ÷àñîâ «Ñîþçà». ß îæèäàë, ÷òî â êîìïüþòåðå «Øàòòëà» áóäóò èñïîëüçîâàòüñÿ ìèêðîïðîöåññîðû 1980-õ ãîäîâ, è îí áóäåò îïåðåæàòü ÷àñû «Ñîþçà» íà öåëîå ïîêîëåíèå, íî îêàçàëîñü, ÷òî îáå ñèñòåìû èñïîëüçóþò òåõíîëîãèþ ÒÒË, è âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ó ÷èïîâ îêàçûâàåòñÿ ïî÷òè îäèíàêîâàÿ ôóíêöèîíàëüíîñòü. Ê ïðèìåðó, íà îáåèõ ïëàòàõ èñïîëüçóþòñÿ ÷èïû, ðåàëèçóþùèå ïî 4 NAND-âåíòèëÿ (ïîèùèòå ñëåâà ÷èï 134ΛÁ1A, à ñïðàâà 54F00).
Çàêëþ÷åíèå
Ïî÷åìó æå â ÷àñàõ «Ñîþçà» èñïîëüçóåòñÿ áîëåå 100 ÷èïîâ, âìåñòî ñèñòåìû íà åäèíñòâåííîì ÷èïå? Ñîâåòñêèå òåõíîëîãèè ÑÑ îòñòàâàëè îò àìåðèêàíñêèõ íà 8 ëåò, è ÒÒË-÷èïû â òî âðåìÿ êàçàëèñü ðàçóìíûì âûáîðîì äàæå â ÑØÀ. Ïîñêîëüêó ÒÒË-÷èïû íå îáëàäàþò îáøèðíîé ôóíêöèîíàëüíîñòüþ, òî äàæå äëÿ ðåàëèçàöèè òàêèõ ïðîñòûõ âåùåé, êàê ÷àñû, òðåáîâàëîñü èñïîëüçîâàòü íåñêîëüêî ïëàò, çàïîëíåííûõ ÷èïàìè.
 ñëåäóþùèé ðàç ìû ïîïûòàåìñÿ ïîäàòü íà ÷àñû ïèòàíèå è ïîñìîòðåòü, êàê îíè ðàáîòàþò. ß èçó÷àë ýòîò âîïðîñ ñïåöèàëüíî. Ïëàíèðóþ ïîäðîáíåå îïèñàòü ïðî èõ ïèòàíèå è äðóãèå èõ ÷àñòè, à ïîêà ÷òî ïîñìîòðèòå âèäåî, íà êîòîðîì Ìàðê ðàçáèðàåò ÷àñû.
Источник
Экзоскелеты увеличивают силу человека, повышают производительность и возвращают утерянные способности. Они помогают инвалидам, облегчают труд в промышленности и совершенствуют армию.
Что такое экзоскелет
В дословном переводе с греческого экзоскелет – это внешний скелет. Автоматическая конструкция, которая восстанавливает утраченные или усиливает имеющиеся функции тела.
Он состоит из прочного каркаса и приводов, которые отвечают за перемещения. Такие системы дублируют работу опорно-двигательного аппарата, рассчитывают усилия и безопасность движений.
Экзоскелеты делают пассивными и активными. Первые не увеличивают силу и не забирают на себя физическую нагрузку, а распределяют её по телу. У активных моделей есть свой упор на земле. Они берут часть нагрузки на себя. Так пользователь поднимает больше тяжестей – получается эффект увеличения силы.
Первые экзоскелеты
Идеи о костюме, который повышает способности, зародились в фантастике. Принципы на эту тему сформулировал русско-американский инженер-механик Николай Ягн. Правда, дальше теории дело не пошло. Единственная воплощённая задумка – автоматический прибор, подающий воду в паровые котлы – «Друг кочегара».
Первый экзоскелет сделали в Пентагоне. Он назвался – Hardiman. Это был станок с большим манипулятором, в который нужно было вставлять руку для управления. Его грузоподъёмность была 110 кг, но Hardiman не принёс серьёзной пользы. Он был слишком большим и тяжёлым (680 кг).
С 1980-х – появились перспективные проекты. В 1990-х началось производство в разных странах. Костюмы по-прежнему были неуклюжими, но приближались к тому, чтобы использоваться в жизни.
Сейчас большая часть экзоскелетов делается для медицины, армии или промышленности.
Экзоскелеты для инвалидов
Ekso GT
Экзоскелет для реабилитации после инсульта и травм спинного мозга. Ekso GT – это пара роботизированных ног с костылями для ходьбы. Встроенное ПО собирает статистику о том, сколько энергии уходит на каждое движение робота, а какие действия человек выполняет сам.
Hybrid Assistive Limb (HAL)
Есть для ног (HAL 3) или для рук-ног-торса (HAL 5). Помогает поднять груз в 5 раз больше, чем может человек. Нужен для реабилитации парализованных. Приводы этого экзокостюма работают от импульсов мускул. Кроме людей с проблемами здоровья, HAL полезен пожилым, строителям, работникам МЧС.
REX
Скелет для людей с дисфункцией ног. Он помогает ходить, вставать, садиться, подниматься по лестнице, двигаться назад и даже делать «лунную походку». Пользователь управляет им с контрольной панели и джойстика.
REX может убрать осложнения, связанные с долгим пребыванием в инвалидном кресле.
Phoenix
Экзокостюм для свободной ходьбы при параличе ног. Сильно отличается от громоздких моделей прошлого десятилетия по размеру и весу (12 кг). Это возможно из-за использования только двух приводов на бёдрах. Колени поддерживаются в нужном положении за счёт систем натяжения.
eLegs
Экзоскелет для людей с параличом или нарушениями работы ног. Масса – 20 кг. Подходит для человека с ростом 157-193 см. Скорость движения – около 3 км/ч.
Костюм предугадывает действия за счёт датчиков наклона, например, помогает встать с инвалидного кресла, когда пользователь подаётся вперёд и опирается на костыли.
ReWalk
Бионический экзокостюм для пациентов с параличом ног. Он помогает стоять, ходить, идти вверх по лестнице. Управление ведётся через пульт в руке.
Военные экзоскелеты
Министерства обороны и военно-исследовательские институты разных стран ещё с прошлого века пытаются разработать лёгкую, простую и прочную систему для солдат.
В Пентагоне этим занимается агентство перспективных разработок DARPA, в России – институты и инженерные бюро, действующие по заказу Минобороны. Схожие проекты ведутся в Китае, Японии, Израиле, европейских странах.
XOS 2
Один из самых известных экзоскелетов для армии. Его задача – увеличение физических способностей солдата. Броня в снаряжение не включена.
Костюм помогает в логистике и штурмах. Он прибавляет сил, достаточных для переноса больших тяжестей, разрушения деревянных брусов и кирпичных стен.
Talos
Это комплексный костюм. У него есть функции брони и системы, увеличивающей силу. Он помогает вести бой со снаряжением до 45 кг. Костюм отслеживает жизненные показатели и даже останавливает кровотечение.
Состав и конкретные характеристики оборудования обычно не публикуются – Talos показывают на тематических выставках с общей презентацией.
ExoHiker
Этот скелет не позиционируется как армейский, но интересен для военных. Его задача – облегчить перенос тяжёлых рюкзаков во время похода. ExoHiker весит 14 кг, но снимает нагрузку 70 кг. На одном заряде без подключения солнечной батареи он проходит 65 км со скоростью около 4 км/час.
Промышленные экзоскелеты
H-Lex
Аппарат для подъёма тяжестей от Hyundai. Он подходит для маломобильных людей, но неудобен из-за больших габаритов. Поэтому основной упор сделан на работу в промышленности. Там, где приходится поднимать до 60 кг.
Chairless Chair
Этот экзостул для тех, кто работает на ногах. Он снимает напряжение в мышцах, когда нужно долго находиться в полуприседе, сидеть на корточках или стоять. Удобно для работы в цеху, на упаковочной линии, кухне, парикмахерской. Аппарат гибкий и подвижный.
Exosuit
Разработка для водолазов, которая помогает выдержать давление воды и низкую температуру на глубине 300 метров. По сути, это усиленный водолазный костюм весом в 240 кг с четырьмя двигателями.
MS-02 PowerLoader
Роботизированный костюм для многих задач. Разработчики предлагают использовать его в спасательных операциях, где нужно поднимать объекты массой до 100 кг.
В системе есть несколько манипуляторов, а в подошвах «ног» расположены датчики. Они анализируют нагрузку на человека в шести векторах и рассчитывают, сколько машинных усилий нужно приложить для помощи.
MAX SuitX
Экзоскелет для грузчиков. Конструкция дублирует опорно-двигательный аппарат, убирая с него часть нагрузки. Она постоянно висит на человеке в деактивированном состоянии, но автоматически распознаёт момент начала работы и включается.
Assist Suit AWN-03
Силовой экзоскелет от Panasonic для складских рабочих. Он закрепляется на плечах, бёдрах и пояснице. Основная задача – убирать нагрузку с позвоночника и мышц спины во время переноса тяжестей.
Российские экзоскелеты
ЭкзоАтлет
Российская разработка для реабилитации пациентов с проблемами ног и спинного мозга. Один из пилотов и амбассадоров ЭкзоАтлета – параолимпийский чемпион по кёрлингу на колясках Виталий Данилов.
Экзоскелет Стоханов
Промышленный экзокостюм от разработчиков из Перми. По расчётам, он увеличивает производительность труда в машиностроительной, строительной и аварийно-спасательной работах в 2-5 раз.
ExoBelt
Пассивный экзоскелет от компании «ЭкзоАтлант». Проект пока в стадии разработки. Предполагается, что он снимет до 40% нагрузки со спины во время переноса тяжестей.
Первым партнёром компании станет «Сбербанк». Экзоскелет будут тестировать сотрудники, которые переносят мешки с золотом и другими ценностями
Экзоскелеты будущего
Индустрия растёт: аппараты уменьшаются в размерах, функции становятся шире. Появляются модели не только для медицины, промышленности или армии:
ARAIG
Экзоскелет-контроллер для геймеров. Он создан не для переноса грузов или повышения способностей. Этот костюм погружает пользователя в игровую реальность: меняет температуру, имитирует попадание снарядов, контакт с землёй и препятствиями.
NASA X1
Костюм, разработанный Североатлантическим Космическим Агентством для космонавтов. Он нужен для работы с большими тяжестями в условиях невесомости.
У аппарата четыре привода на коленях и бёдрах и шесть сочленений. Разработчики планируют добавить ещё. Костюм подходит для работы на МКС и поддержки мышечного тонуса в невесомости – он отправляет данные о космонавтах медикам на Землю.
Где купить экзоскелет и сколько он стоит
Цена материалов делают экзоскелеты дорогими. Например, российский ЭкзоАтлет стоит больше 1 млн рублей. Костюмы иностранного производства на порядок дороже. Например, REX P – 9,5 млн рублей.
Постепенно появляются производители с менее низкими ценами. Так, Cyberdyne выпускает HAL для рук, ног и всего туловища, которые можно купить от $4 200.
Источник