Як зробити 1 біт постійної схеми пам'яті?

Я хотів би зробити просту схему для зберігання або збереження 1 біта даних. Схема повинна мати можливість запам’ятовувати стан світлодіода (увімкнено або вимкнено), навіть якщо джерело живлення відключено від ланцюга. Мені потрібно, щоб він працював як жорсткий диск, флеш-пам’ять або карта пам'яті SD стільникових телефонів.

Я зробив схему, як показано на малюнку, Вихід - це світлодіод послідовно з резистором 470 Ом. Я використовую дві кнопки втулки, щоб зарядити або розрядити конденсатор, щоб вихідний світлодіод був увімкненим або вимкненим.

Після відключення живлення або відключення електроенергії, схема змогла запам'ятати стан світлодіода на кілька хвилин.

Через 2 або 3 хвилини конденсатор повністю розрядився і схема втратила свої дані.

Як я можу зупинити розряд конденсатора? або як я можу сповільнити швидкість розряду, щоб схема втратила свої дані через тиждень і більше?

У цій схемі я використовую 555 як інвертор (а не ворота), але я можу використовувати будь-які інші ІС, моя мета - просто зробити постійну пам'ять.

Оригінальна електронна енергонезалежна пам'ять заснована на феритових ядрах. У той час як відновити легко намагнічувати таке ядро ​​в одну чи іншу сторону, щоб зберігати один чи нуль, для його надійного зчитування потрібні деякі досить складні схеми.

Сучасні енергонезалежні мікросхеми розраховують на зберігання заряду, але для того, щоб зробити цю роботу, вам потрібно мати можливість створити конденсатор, який по суті має нульовий витік, і спосіб зчитувати цей заряд. Це можна зробити лише в контексті мікроелектроніки, де конденсатор - це крихітний шматок металу ("плаваючі ворота"), який повністю укладений у скло (діоксид кремнію) і зчитується за допомогою впливу на сусідній транзистор .

Іншим вибором є ферорелектрична оперативна пам’ять (FRAM), в якій використовується спеціальний діелектричний матеріал, який має два чіткі стабільні поляризаційні стани. Знову ж таки, це працює лише в мікроелектроніці.

Тому вам потрібно вибрати якесь інше фізичне явище, щоб зберігати свою частину інформації. Одним із очевидних виборів є засувне реле, яке зберігає інформацію у фізичному положенні своєї арматури, яке утримується в будь-якому з двох стійких положень постійним магнітом або пружиною. Положення можна змінити, застосувавши відносно короткий імпульс струму, а зчитування здійснюється за допомогою приєднання електричних контактів до арматури.

Складіть схему, яка натискає на механічний вимикач, наприклад. марний ящик. Схема повинна бути підключена для зміни / читання стану, але вона буде тримати її між ними.

Простим рішенням буде мікроконтролер, такий як PIC12F635, який доступний у 8-контактному DIP або меншому розмірі , має вбудований годинник та схему скидання коричневого кольору (останній важливий для підтримки цілісності енергонезалежного EEPROM зберігання).

Необхідний код - це не багато, хороший стартовий проект.

Єдиними необхідними зовнішніми частинами були б байпасний конденсатор і обмежувач струму для світлодіода.

Найпростішим рішенням є, мабуть, сигнальне реле 2-котушкової фіксації.

Чиста електроніка не зробить стільникову пам’ять постійної пам’яті, але заряд в конденсаторі може наблизитись до неї (знадобиться регулярне оновлення). EEPROM / Flash-пам'ять поширює цю вимогу на 10 років, тому в практичних цілях її називають постійною. Але це не те, чого ви досягаєте зі звичайними компонентами.

Справжня постійна пам'ять використовує якесь фізичне двостабільне явище. Намагніченість феритових стрижнів, згаданих Дейвом, широко використовувалася (коли-небудь чули про «основне звалище»?). Бі-стабільне (або засувне) реле, згадане helloworld922, простіше у використанні.

Дивлячись, як це робилося на ранніх комп’ютерах, ви повинні усвідомити, що існує баланс між складністю одиничної комірки та складністю ланцюга управління. Феритове ядро ​​дуже просте, але схема руху та особливо зчитування дуже складна. Для бістабільного реле це навпаки: реле досить складне на біт, але схема управління дуже проста.

Яке ваше призначення?

• Якщо ви хочете зробити одну клітинку тільки для задоволення, скористайтеся двостабільним реле.

• Якщо ви хочете продемонструвати, як це робиться на практиці (DRAM / Flash), не будучи практичним, використовуйте заряд, що зберігається в конденсаторі, і регулярно оновлюйте його.

• Якщо ви хочете зробити щось практичне, використовуйте невеликий мікроконтролер, який має вбудований EEPROM (або може самостійно програмувати його FLASH).

Запобіжник. Заміняти це може дратує часто, тож ви можете перейти до вимикача.

Практичне рішення:

Замикаюче реле, як згадує @DaveTweed, є найпростішим.

Якщо ви хочете твердотільне рішення, ви можете використовувати паралельний інтерфейс пам'яті, подібний до цієї речі . Ви можете просто прив’язати адреси адреси до фіксованої адреси та використовувати лише один із рядків даних. Вам знадобиться додаткова логіка клею.

Цікаве рішення:

Якщо ви шукаєте проект для демонстрації пам’яті, тоді ви можете використовувати соленоїд з деяким гістеретичним ядром. Насичуйте серцевину в одному напрямку, щоб зберігати 1, насичуйте його в іншому напрямку, щоб зберігати 0. Це турбується про записи.

Потім встановіть його вище такого датчика, як датчик Холла . Потім ви можете подивитися на полярність залишкового поля за допомогою датчика Холла (просто аналоговий компаратор) для визначення стану.

З відповіді запобіжника / вимикача, яку дав Вільям Прайс, з'явилося найбільш очевидне рішення:

Вимикач.

Візьміть лампу. Підключіть його. Увімкніть. Відключіть його від мережі. Перенесіть його на Гаваї. Підключіть його.
Він знову включається.

Вимкнути. Відключіть його від мережі. Занесіть додому. Підключіть його.
Він відключається.

Якщо ви хочете, щоб комп'ютер активував / деактивував світлодіод, це не так корисно. Однак якщо ви користуєтесь кнопковим перемикачем та електронно-активованим соленоїдом, ви можете виконати роботу. Натисніть кнопку, щоб увімкнути світлодіод, він активує соленоїд, вмикається світлодіод. Натисніть знову, світлодіод вимикається. Відключіть його від мережі, і кнопка все ще механічно встановлена ​​або вимкнена.

Якщо ви хотіли б зберегти явну функцію "це, якщо напевно, вимкнено", то замість перемикача можна, щоб у верхній кнопці активувався один соленоїд, який натискає на верхню частину перемикача. Потім нижня кнопка активує другий соленоїд, який натискає нижню частину перемикача.

Не кажучи, що це віддалено найкращий спосіб зробити це, але це функціонально.

Найбільш простим однокомпонентним рішенням було б двостабільне реле. І вам знадобиться лише резистор, щоб прочитати стан.

Ви можете використовувати мікроконтролер, вбудований в EEPROM. 8-бітний PIC16F84A має 64 байти EEPROM, що підходить зазвичай для 10 000 000 і мінімум 1 000 000 записів у кожен байт (це відоме як витривалість байтів). PIC, обраний в іншій відповіді, PIC12F635 має 128-байтний EEPROM та витривалість байтів 100 000 записів. PIC24F16KA102 , 16-бітний процесор, має 512 байт EEPROM , а також витривалість байт 100000 записів.

ОП не вказує, як часто блиматиме світлодіод. Для цілей цієї дискусії припустимо, що це чотири рази на хвилину.

Через рік він блимне

Оскільки EEPROM повинен фіксувати як останні, так і вихідні події, то він буде записаний удвічі більше, ніж приблизно 4,2 мільйона разів . За п’ять років це 21 мільйон разів.

Зрозуміло, що це перевищить характеристики будь-якого EEPROM, який я зараз вбудував у мікроконтролер.

Але для цього є просте рішення. Замість того, щоб використовувати один і той же байт знову і знову для відстеження стану ввімкнення або вимкнення, можна використовувати масив байтів, який заповнює весь чіп.

Вам потрібно два байти для кожного елемента масиву. Таким чином, 64-байтний EEPROM, як і PIC16F84A, міг би містити 32 елементи. Кожен раз, коли ви пишете в EEPROM, ви пишете 0 в байт статусу (тобто цей елемент має дані), або 0 в байт даних (світлодіод останній вимикався), або 0xFF (світлодіод був останній увімкненим). Наступного разу, коли ви отримуєте доступ до EEPROM, ви індексуєте елементи, доки не знайдете байта зі статусом 0xFF, а потім використовуєте цей елемент. Якщо нічого не залишилося, повторно ініціалізуйте EEPROM і починайте спочатку (для PIC-кодів нижчого класу це означає записувати 0xFF в кожен з байтів статусу; для PIC24 є команда видалити весь EEPROM). Якщо вам потрібно знати останній статус світлодіода, ви індексуєте масив, як і раніше, але тепер повертаєтесь на один елемент і читаєте байт даних.

Це по суті ділить кількість доступу до одного байта на коефіцієнт 16 для PIC16F84A (16, а не 32, оскільки кожен з байтів статусу записується у два рази). Таким чином, це змогло б обробити 16 мільйонів записів, достатньо для майже чотирьох років даних. А PIC12F635 з його більшим EEPROM, але меншою витривалістю в байт 100 К, зможе обробити 3,2 мільйона записів, достатньо для дев'яти місяців.

PIC24F16KA102 зі своїм 512-байтним EEPROM та функцією масового видалення зможе обробляти 25,6 мільйона записів, достатньо протягом п'яти років.

Якщо швидкість моргання становила лише чотири рази на годину замість чотирьох разів на хвилину , то це означає загалом 70,080 записів на рік. Навіть PIC12F635 з витривалістю 100 000 записів на байт тривав би 45 років!

Це може бути дуже наївною пропозицією ... а як щодо побудови засувки транзистора з низьким рівнем живлення, керованого кнопковою батареєю . Потім використовуйте вихід з цього для подачі в підсилювач OP, який приводиться в дію від джерела живлення . Таким чином ви розвантажуєте кнопкову батарею напруги подачі корисного виводу; Ви не можете використовувати це все одно, поки живлення відключено, правда?

EDIT: Також - відповідно до коментаря нижче - доцільно зробити так, щоб засувка була ізольована від підсилювача OP, якщо подача припиняється. Будь-який вид реле - або еквівалентний ланцюг - який подається живленням, повинен мати можливість виконувати роботу там.

Враховуючи, що простий наручний годинник може роками керувати кнопковим акумулятором, живлення простої засувки повинно дати йому час життя на батарею, який триває десятиліття. Ви навіть можете поставити дві батареї паралельно, щоб ви могли їх замінити - один за один раз - не втрачаючи інформацію.

Невеликий CPLD може бути запрограмований для керування протоколом, необхідним для запису простого набору значень на шину I2C.

NXP створює цілий ряд дуже малих пам’яток, призначених для заміни перемикачів, наприклад PCA8550 / PCA9561.

Поєднайте два, і у вас є дуже маленький твердотільний вимикач, який запам'ятовує його стан.