Система дистанційного керування персональним комп`ютером з використанням бездротового телефонного апарата

Система дистанційного керування персональним комп'ютером, що включає персональний комп'ютер (ПК), оснащений звуковою картою і звуковими колонками, та бездротовий телефонний апарат, який складається з бази та трубки, що зв'язані між собою за допомогою радіозв'язку, при 3 Деякі виробники звукових карт для ПК випускають спеціальні дорожчі серії своїх карт з виносним блоком на передню панель системного блоку ПК та із Іч-ПДУ. Також практично всі ТВ-тюнери для ПК обладнані Іч-ПДУ. Такі ПДУ призначені виключно для керування конкретною звуковою картою чи ТВ-тюнером та супутніх мультимедійних програм для цих виробів. Але згодом з'явилось стороннє ПЗ, яке перехвачує управління у зазначених пристроїв та забезпечує керування ПК за допомогою ПДУ цих пристроїв. Таким чином, маючи в ПК звукову карту чи ТВ-тюнер з ПДУ та за допомогою допоміжного ПЗ можна дистанційно керувати ПК. Відомі програми для цього: SlyControl, Girder, uICE, WinLIRC. В розглянутих вище аналогах ПДУ для ПК є наступні властивості та недоліки, які заважають досягти очікуваного технічного результату. По перше - це не розповсюдженість ПДУ для ПК. Майже всі розробки ПДУ для ПК пропонуються через Інтернет. Ці вироби в основному чи кустарні розробки окремих осіб чи маленьких невідомих фірм. Із-за цього неможливо однозначно одержати уяву про якість виробу не придбавши його. По друге - переважна більшість ПДУ для ПК традиційно інфрачервоні, яким заважають фізичні перешкоди на шляху сигналу до приймача. Дуже часто ПК стоїть не там, де телевізор (на який подається відеосигнал з ПК), не там, де знаходяться звукові колонки, не там, де в даний час знаходиться користувач ПК. Іноді частина периферійного обладнання ПК рознесена по різним кімнатам і в такому випадку інфрачервоний пульт не є прийнятним. По третє - відносна дорожнеча. Якщо й був би прийнятним варіант з ТВ-тюнером (в комплект якого входить Іч-ПДУ), то для цього треба придбати ТВ-тюнер та ще й придбати стороннє програмне забезпечення для управління ПК за допомогою даної моделі ТВ-тюнера. До того ж керування було би обмежено тільки однією кімнатою. Якщо придбати радіочастотний ПДУ, то це би задовольнило потреби по дистанційному керуванню, але коштує такий РЧ-ПДУ від 60 доларів США та вище (що майже в два рази дорожче, ніж звичайний побутовий радіотелефон). Та виходячи з теперішнього розвитку побутової техніки саме радіотелефони будуть дешевшати надалі, а поодинокі і нерозповсюджені РЧ-ПДУ для ПК так і будуть залишатися дорогими. Четверте - це складність виготовлення. Якщо користувач вирішить сам зробити приймач Ічпроменів та застосувати звичайний Іч-ПДУ, то одразу з'являється низка проблем. Треба володіти знаннями в радіоелектроніці щоб виконати діючу схему приймача. Крім того, немає гарантії, що існуюче стороннє ПЗ (для Іч-ПДУ) буде сумісним з такою власною розробкою приймача. Тому, скоріш всього, користувачу ще треба буде розробити власне ПЗ саме під цей приймач. Тобто треба ще й володіти програмуванням. Використання звичайного побутового радіотелефону для дистанційного керування ПК не виявлено. Відомих схожих інших пристосувань для дистанційного керування ПК також не знайдено. 14440 4 В результаті пошуку прототип технічного рішення, що заявляється, виявлений не був. В основу корисної моделі поставлено задачу, створити систему дистанційного керування персональним комп'ютером (ПК), в якій за рахунок використання звичайного побутового бездротового телефонного апарату (радіотелефону) в комплекті з ПК досягається дистанційне керування ПК на відстані кількох десятків метрів, при цьому фізичні перешкоди (стіни, меблі) між користувачем системи та ПК не заважають керуванню системою. Ні радіотелефон, ні ПК не потребують апаратних модифікацій. Спосіб з'єднання радіотелефону з ПК є нетрадиційним і простим, що дозволяє реалізувати систему за мінімумом налагоджування та фінансових затрат. Поставлена задача вирішується тим, що система дистанційного керування ПК містить в собі персональний комп'ютер (ПК), оснащений звуковою картою і звуковими колонками, та бездротовий телефонний апарат, який складається з бази та трубки, що зв'язані між собою за допомогою радіозв'язку. База з'єднана з мікрофонним входом (MB) звукової карти ПК таким чином, що один контакт виходу бази з'єднаний з контактом GND мікрофонного входу звукової карти, а другий контакт з'єднаний з замкнутими один з одним контактами RING та TIP мікрофонного входу. При цьому ПК виконано з можливістю розпізнавання DTMF-цифр у сигналі, що надходить на мікрофонний вхід, методом порівняння спектру частот зазначеного сигналу з набором наперед заданих спектрів частот DTMF-цифр, що належать вищезазначеному конкретному телефонному апарату. Корисна модель ілюструється наступними фігурами: на фіг.1 зображена загальна структурна схема корисної моделі; на фіг.2 зображена принципова електрична схема з'єднання бази радіотелефону та ПК. На схемі також показані деякі внутрішні елементи мікрофонного входу звукової карти ПК для кращого розуміння принципу роботи схеми; фіг.3 ілюструє спектральну діаграму неспотворених DTMF сигналів, які генеруються телефонним апаратом з тональним набором. На даній діаграмі зображено послідовність DTMF сигналів для символів: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, *, 0, #. Чим світліший колір на діаграмі тим більша потужність частоти; фіг.4 ілюструє спектральну діаграму спотворених DTMF сигналів, які генеруються телефонним апаратом, що з'єднаний з ПК, та ці сигнали надходять на MB ПК. На діаграмі зображено послідовність DTMF сигналів для символів: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, *, 0, #. На даній діаграмі видно, що DTMFсигнали спотворені гармоніками DTMF-частот, але кожний спектр окремого DTMF сигналу відрізняється від іншого; на фіг.5 зображено простий алгоритм розпізнавання сигналів з бази радіотелефону, знятих з MB; на фіг.6 зображено алгоритм з вивченням спектру сигналів з бази радіотелефону, що надходять на MB. Цей алгоритм працює на основі порівняння 5 сигналу одержаного з MB та вивчених спектрів конкретного телефонного апарату; фіг.7 ілюструє схематичне зображення взаємодії користувача та ПК. Для реалізації корисної моделі використовується побутовий бездротовий телефонний апарат (так званий - радіотелефон), який підтримує тональний набір номеру. При застосуванні радіотелефону як ПДУ він повинен бути від'єднанний від телефонної мережі, тобто не використовуватись в якості звичайного телефонного апарату. Однак, апарат повинен живитися від електромережі чи від акумуляторів, як і при звичайній своїй роботі. Метод з'єднання. Система складається з персональнального комп'ютера (ПК), оснащеного звуковою картою і звуковими колонками, та бездротового телефонного апарату (радіотелефону). Зазвичай стандартний радіотелефон складається з двох основних елементів: бази 3 та трубки 2. Телефонний вихід бази 5 (як правило гніздо з позначкою LINE, який складається з двох контактів), з'єднується напряму з мікрофонним входом (MB) звукової карти ПК 7 (фіг.2). Один контакт бази телефонного апарату з'єднується з контактом GND мікрофонного входу звукової карти. Другий контакт з'єднується з замкнутими один з одним контактами RING та TIP мікрофонного входу. Конструктивно така схема з'єднання може бути виконана простим шнуром з двома стандартними штекерами: RJ-14 та міні-джек. Система дистанційного керування ПК з використанням дистанційного телефону працює наступним чином. Метод керування ПК. Користувач використовує трубку радіотелефону як традиційний Іч-ПДУ. Він вмикає трубку (натискає кнопку TALK), потім натискає кнопки набору номеру. Причому набір із дванадцяти кнопок набору номеру (0..9, *, #) користувач використовує як кнопки традиційного Іч-ПДУ. За кожною такою кнопкою закріплена якась операція чи група операцій в ПК. За розпізнання натискання кнопок на трубці та за виконання операцій по керуванню ПК відповідає спеціальне ПЗ. Таким чином, користувач виконує необхідне керування ПК. Після закінчення керування користувач повинен вимкнути трубку (знов натиснути TALK). Надходження сигналу до ПК. На фіг.2 зображено MB звукової карти з його деякими стандартними внутрішніми елементами. На контакті RING мікрофонного входу завжди присутня напруга (+3...+5В відносно GND), яка зазвичай використовується для живлення мікрофонів. Ця напруга при піднятій трубці породжує невеликий (біля 10мА) струм в колі між виходом бази телефонного апарату (LINE) та MB. Коли трубка радіотелефону «піднята» (тобто, коли натискання кнопок набору номера сприймаються базою), в колі LINE-MB відбувається зміна струму відповідно тональним сигналам DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency) від натискання кнопок набору номеру користувачем. При цьому спрацьовує той самий принцип що і в телефонних мережах - телефонний апарат змінює свій опір, викликаючи в колі коливання струму аналогічні сигналу (голосу чи DTMF). Цей сигнал звукової частоти надходить до мікрофонного підсилювача 8 14440 6 звукової карти. Сигнал з мікрофонного входу звукової карти знімається спеціальним програмним забезпеченням. Розпізнавання DTMF сигналів. DTMF-сигнали є стандартом та використовуються в телефонії. Кожен сигнал складається з двох частот. Сигнал, який знімається програмою з MB, частіше всього змінений нелінійними та частотними спотвореннями, викликаними неузгодженістю кола LINE-MB (фіг.4), та за спектральним змістом значно відрізняється від оригінальних DTMF-сигналів (фіг.3). Рівень спотворень залежить від комбінації моделі звукової карти та моделі радіотелефону. Іноді в сигналі присутня складова постійного струму та налічується багато гармонік DTMF-частот. На якість сигналу також впливає програмне встановлена чутливість MB. Як правило чутливість можна оптимально підстроїти за допомогою системного мікшера в операційній системі ПК. В більшості випадків DTMF-частоти зберігаються в сигналі максимальними за потужністю у порівнянні з їх гармоніками, тому виконати однозначне розпізнавання DTMF сигналу з досить високою точністю може навіть нескладний програмний алгоритм (фіг.5). В такому алгоритмі лише усувається постійна складова, сигнал перевіряється на граничне значення амплітуди та потім визначається наявність DTMFчастот. В деяких випадках, коли сигнал дуже спотворений гармоніками та однозначно визначити оригінальні DTMF-частоти неможливо, то можна застосувати програмний алгоритм з навчанням (фіг.6). В такому випадку DTMF-сигнал кожної кнопки конкретного радіотелефону (в комбінації з конкретною звуковою картою) вивчається програмою по спектру частот та зберігає ці спектри в базі даних (БД). А потім, в процесі розпізнання, програма шукає відповідний найбільш схожий спектр в БД та видає відповідність до натиснутої кнопки на трубці. В такому випадку сто відсоткове розпізнавання гарантоване тому, що кожна унікальна DTMFцифра буде давати на MB власний унікальний спектр частот (фіг.4). Тобто сигнал на MB від однієї кнопки на трубці завжди відрізняється від сигналу іншої незалежно від рівня спотворень. Отже, в більшості випадків буде достатньо застосувати перший (простий) алгоритм розпізнання. Але якщо спотворення сигналу значні та DTMF частоти не розпізнаються, то потрібно застосувати другий, складніший алгоритм з навчанням. Слід зазначити, що другий алгоритм більш універсальний, але потребує щоб користувач «навчив» програму DTMF сигналам з свого радіотелефону. Керуюче ПЗ. Розпізнаний DTMF сигнал, що відповідає номеру натиснутій користувачем кнопці на трубці, надходить в керуюче ПЗ. Воно може налічувати багато різноманітних функцій по керуванню ПК, а саме - переміщення курсору «миші», зміна яскравості монітору, зміна вихідної гучності аудіокарти, керування мультимедійними програмами, керування зовнішніми пристроями та багато іншого. Список доступних функцій по керуванню доцільно оформити у вигляді ієрархічних вкладених меню. Кожен пункт пронумеровано та викликається окремою кнопкою на трубці. Програма може не лише відображати ці меню, але й зачитувати 7 їх вголос через звукові колонки ПК, щоб користувач не був обмежений при керуванні лише однією кімнатою, де знаходиться монітор ПК. Тобто, зворотній зв'язок від ПК до користувача може бути виконано завдяки звуковому інтерфейсу, а не лише візуальному, що значно збільшує радіус використання такого ПДУ. На фігурі 7 зображено як користувач взаємодіє з системою керування ПК. Комп'ютер 13, база радіотелефону 12 та звукові колонки 10, під'єднані до звукової карти ПК, знаходяться в одній кімнаті. Користувач 16, який користується трубкою-ПДУ 14, знаходиться за фізичною перешкодою 9 (тобто в іншій кімнаті). Керуюче ПЗ через колонки ПК зачитує голосове меню із спис 14440 8 ком доступних команд. Звук 15 від колонок ПК огинаючи фізичну перешкоду 9 проходить в іншу кімнату та сприймається користувачем. Користувач, бажаючи викликати якусь команду керування, натискає відповідну кнопку на трубці. Радіохвилі 11 від трубки проходять скрізь фізичну перешкоду 9 та сприймаються базою 12 радіотелефону. Керуюче ПЗ в ПК 13 сприйнявши та розпізнавши сигнал від бази виконує відповідну команду керування, та знов зачитує користувачу список доступних команд. На прикладі цієї схеми видно, що користувач знаходячись в іншій кімнаті лише за допомогою трубки радіотелефону може ефективно керувати ПК. 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 14440 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601