1 비트 영구 메모리 회로를 만드는 방법은 무엇입니까?

1 비트의 데이터를 저장하거나 저장하기 위해 간단한 회로를 만들고 싶습니다. 회로는 전원 공급 장치가 회로에서 분리 되더라도 LED의 상태 (켜짐 또는 꺼짐)를 기억할 수 있어야합니다. 하드 드라이브, 플래시 메모리 또는 휴대폰의 SD 메모리 카드처럼 작동하려면 필요합니다.

그림과 같이 회로를 만들었습니다. 출력은 470 옴 저항과 직렬로 연결된 LED입니다. 두 개의 부시 버튼을 사용하여 커패시터를 충전 또는 방전하여 출력 LED가 켜지거나 꺼집니다.

전원을 차단하거나 전원을 끈 후 회로는 몇 분 동안 LED의 상태를 기억할 수있었습니다.

2-3 분 후 커패시터가 완전히 방전되고 회로에서 데이터가 손실되었습니다.

커패시터 방전을 어떻게 막을 수 있습니까? 또는 회로가 일주일 이상 후에 데이터를 잃을 수 있도록 방전 속도를 어떻게 느리게 할 수 있습니까?

이 회로에서는 게이트가 아닌 인버터로 555를 사용하지만 다른 IC를 사용할 수 있습니다. 내 목표는 단순한 영구 메모리를 만드는 것입니다.

원래 전자 비 휘발성 메모리는 페라이트 코어를 기반으로합니다. 이러한 코어를 한쪽 방향으로 자화하는 것이 쉽지만 1 또는 0을 저장하기 위해 다른 코어를 자화하는 것이 쉽지만, 신뢰성있게 다시 읽으려면 상당히 정교한 회로가 필요합니다.

현대의 비 휘발성 칩은 전하 저장에 의존하지만,이 작업을 위해서는 본질적으로 누설이없는 커패시터를 생성하고 그 전하를 읽는 방법이 필요합니다. 이것은 커패시터가 유리 (실리콘 이산화물)로 완전히 둘러싸인 작은 조각의 금속 ( "부상 게이트") 인 마이크로 일렉트로닉스와 관련해서 만 가능하며 근처 트랜지스터에 미치는 영향에 의해 판독됩니다. .

또 다른 선택은 FRAM (ferrorelectric RAM)이며, 이는 두 개의 뚜렷하고 안정적인 편광 상태를 갖는 특수 유전체를 사용합니다. 다시 말하지만, 이것은 마이크로 전자 장치에서만 작동합니다.

따라서 약간의 정보를 저장하려면 다른 물리적 현상을 선택해야합니다. 확실한 선택 중 하나는 래칭 릴레이입니다.이 릴레이는 정보를 전기자의 물리적 위치에 저장하며 영구 자석 또는 스프링에 의해 두 개의 안정적인 위치 중 하나에 유지됩니다. 비교적 짧은 전류 펄스를 적용하여 위치를 변경할 수 있으며 전기 접점을 전기자에 연결하여 판독 할 수 있습니다.

기계적 스위치를 튕기는 회로를 만드십시오 (예 : 쓸모없는 상자. 회로는 변경 / 읽기 상태로 전원을 켜야하지만 사이에 유지해야합니다.

간단한 솔루션은 PIC12F635 와 같은 8 핀 DIP 이하에서 사용 가능하고 내장 클록 및 브라운 아웃 리셋 회로를 갖춘 마이크로 컨트롤러입니다 (후자는 EEPROM의 비 휘발성을 유지하는 데 중요합니다) 저장).

필요한 코드는 많지 않지만 좋은 시작 프로젝트입니다.

필요한 유일한 외부 부품은 바이 패스 커패시터와 LED의 전류 제한 저항뿐입니다.

가장 간단한 해결책은 아마도 2- 코일 래칭 신호 릴레이 일 것입니다.

순수한 전자 장치는 영구 메모리 셀을 만들지 않지만 커패시터의 충전이 접근 할 수 있습니다 (정기적으로 새로 고침해야 함). EEPROM / 플래시 메모리는이 요구 사항을 10 년으로 연장하므로 실질적인 목적으로 영구이라고합니다. 그러나 이것은 일반적인 구성 요소로 수행하는 것이 아닙니다.

실제 영구 메모리는 일종의 물리적 이중 안정 현상을 사용합니다. Dave가 언급 한 페라이트 코어의 자화는 광범위하게 사용되었습니다 ( '코어 덤프'에 대해 들어 본 적이 있습니까?). helloworld922에서 언급 한 쌍 안정 (또는 래칭) 계전기는 사용하기 더 쉽습니다.

초기 컴퓨터에서 이것이 어떻게 수행되었는지 살펴보면 단일 셀의 복잡성과 구동 회로의 복잡성이 균형을 이루고 있음을 알아야합니다. 페라이트 코어는 매우 간단하지만 구동 및 특히 판독 회로는 매우 복잡합니다. 쌍 안정 릴레이의 경우 반대입니다. 릴레이는 비트 당 상당히 복잡하지만 제어 회로는 매우 간단합니다.

당신의 목적은 무엇입니까?

• 재미를 위해 하나의 셀을 만들고 싶다면 쌍 안정 릴레이를 사용하십시오.

• 실용적이지 않고 실제로 수행되는 방식 (DRAM / 플래시)을 시연하려면 커패시터에 저장된 전하를 사용하고 정기적으로 재충전하십시오.

• 실용적으로 만들려면 내장 EEPROM이있는 소형 마이크로 컨트롤러를 사용하십시오 (또는 자체 플래시를 자체 프로그래밍 할 수 있음).

퓨즈. 자주 교체하는 것은 성 가실 수 있으므로 차단기로 업그레이드 할 수 있습니다.

실용적인 해결책 :

@DaveTweed가 언급 한 래칭 릴레이가 가장 간단합니다.

당신은 고체 상태의 솔루션을 원하는 경우에 당신은 같은 병렬 인터페이스 메모리 IC를 사용할 수있는 이 일 . 주소 라인을 고정 주소에 연결하고 데이터 라인 중 하나만 사용할 수 있습니다. 추가 접착제 로직이 필요합니다.

흥미로운 해결책 :

메모리를 보여주는 프로젝트를 찾고 있다면 히스테리시스 코어가있는 솔레노이드를 사용할 수 있습니다. 코어를 한 방향으로 포화시켜 1을 저장하고 다른 방향으로 포화시켜 0을 저장합니다. 이것은 쓰기를 처리합니다.

그런 다음 이 홀 센서 와 같은 센서 바로 위에 장착하십시오 . 그런 다음 홀 센서 (아날로그 비교기)로 잔류 필드 의 극성을보고 상태를 확인할 수 있습니다.

윌리엄 프라이스 (William Price)가 제공 한 퓨즈 / 브레이커 답변에서 가장 확실한 해결책이 나왔습니다.

스위치.

램프를 가져 가십시오. 전원을 연결하십시오. 전원을 켜십시오. 플러그를 뽑습니다. 하와이로 옮깁니다. 연결하십시오.
다시 켜십시오.

전원을 끄십시오. 플러그를 뽑습니다. 집에 가져가 연결하십시오.
꺼져 있습니다.

컴퓨터가 LED를 활성화 / 비활성화하도록하려면 도움이되지 않습니다. 그러나 푸시 버튼 토글 스위치와 전자 작동 식 솔레노이드를 사용하면 작업을 완료 할 수 있습니다. 버튼을 누르면 LED가 켜지고 솔레노이드가 활성화되고 LED가 켜집니다. 다시 누르면 LED가 꺼집니다. 플러그를 뽑아도 버튼은 여전히 ​​기계적으로 켜져 있거나 꺼져 있습니다.

토글 대신 명시 적 "이 기능이 켜져 있으면 확실히 꺼져있는"기능을 유지하려는 경우 상단 버튼이 플립 스위치 상단을 누르는 하나의 솔레노이드를 활성화 할 수 있습니다. 그런 다음 하단 버튼은 플립 스위치의 하단을 누르는 두 번째 솔레노이드를 활성화합니다.

이것이 원격으로 최선의 방법이라고 말하지는 않지만 기능적입니다.

가장 간단한 단일 컴포넌트 솔루션은 쌍 안정 릴레이입니다. 그리고 상태를 읽으려면 저항 만 있으면됩니다.

EEPROM에 내장 된 마이크로 컨트롤러를 사용할 수 있습니다. 8 비트 PIC16F84A 는 64 바이트의 EEPROM을 가지고 있으며 이는 일반적으로 10,000,000 개에 적합하며 각 바이트에 최소 1,000,000 회의 쓰기 (바이트 내구성이라고도 함)에 적합합니다. 다른 답변에서 선택한 PIC12F635는 128 바이트 EEPROM과 100,000 쓰기의 바이트 내구성을 갖습니다. PIC24F16KA102 , 16 비트 프로세서는, EEPROM (512)의 바이트도 10 개의 쓰기 바이트 내구성을 갖는다.

OP는 LED가 얼마나 자주 깜박 일지를 나타내지 않습니다. 이 논의의 목적으로 분당 4 회라고 가정합니다.

1 년 후 깜박입니다

EEPROM은 마지막 켜짐 및 꺼짐 이벤트를 모두 캡처해야하므로이 수의 두 배 또는 약 420 만 회에 기록 됩니다. 5 년 동안이 수치는 2 천 1 백만 회입니다.

분명히 이것은 현재 마이크로 컨트롤러에 내장 된 모든 EEPROM의 사양을 능가합니다.

그러나 이에 대한 간단한 해결책이 있습니다. 온 또는 오프 상태를 추적하기 위해 동일한 바이트를 반복해서 사용하는 대신 바이트 배열을 사용하여 전체 칩을 채울 수 있습니다.

배열의 각 요소마다 2 바이트가 필요합니다. 따라서 PIC16F84A와 같은 64 바이트 EEPROM은 32 개의 요소를 보유 할 수 있습니다. EEPROM에 쓸 때마다 상태 바이트에 0을 쓰고 (이 요소에 데이터가 있음을 의미) 0에 데이터 바이트 (LED는 마지막 꺼짐) 또는 0xFF (LED는 마지막 켜짐)를 씁니다. 다음에 EEPROM에 액세스 할 때 0xFF 상태 바이트를 가진 요소를 찾을 때까지 요소를 통해 색인 한 다음 해당 요소를 사용하십시오. 남은 것이 없으면 EEPROM을 다시 초기화하고 다시 시작하십시오 (저급 PIC의 경우 각 상태 바이트에 0xFF를 쓰는 것을 의미합니다. PIC24의 경우 전체 EEPROM을 지우라는 명령이 있습니다). LED의 마지막 상태를 알아야하는 경우 이전과 같이 어레이를 통해 색인을 생성하지만 이제 한 요소로 돌아가 데이터 바이트를 읽습니다.

이는 기본적으로 단일 바이트에 대한 액세스 수를 PIC16F84A에 대해 16의 계수로 나눕니다 (각 상태 바이트가 두 번 기록되므로 32가 아닌 16). 따라서 거의 4 년간의 데이터에 충분한 총 1600 만 쓰기를 처리 할 수 ​​있습니다. 또한 EEPROM은 크지 만 바이트 내구성은 100K 인 PIC12F635는 9 개월 동안 총 320 만 쓰기를 처리 할 수 ​​있습니다.

512 바이트 EEPROM과 대량 지우기 기능을 갖춘 PIC24F16KA102는 5 년 넘게 2560 만 쓰기를 처리 할 수 ​​있습니다.

깜박임 속도가 분당 4 회가 아닌 시간당 4 회만 된다면 이는 연간 총 70,080 회의 쓰기를 의미합니다. 바이트 당 100,000 쓰기의 내구성을 가진 PIC12F635조차도 45 년 동안 지속될 것입니다!

이것은 매우 순진한 제안 일 수 있지만 버튼 배터리로 구동되는 저전력 트랜지스터 래치를 만드는 것은 어떻습니까 ? 그런 다음 그 출력을 사용하여 전원 공급 장치로 구동되는 OP 앰프에 공급하십시오 . 이렇게하면 유용한 출력을 공급하는 버튼 배터리를 언로드 할 수 있습니다. 어쨌든 전원이 꺼진 상태에서는 사용할 수 없습니다.

편집 : 또한-아래 주석에 따라-공급 장치가 사라지면 래치가 OP 앰프에서 분리되도록하는 것이 좋습니다. 전원 공급 장치에 의해 공급되는 모든 종류의 릴레이 또는 이와 동등한 회로는 거기서 작업을 수행 할 수 있어야합니다.

간단한 손목 시계는 몇 년 동안 버튼 배터리로 구동 될 수 있다는 점을 고려하면 간단한 걸쇠에 전원을 공급하면 배터리 당 수명이 10 년 동안 지속됩니다. 두 개의 배터리를 병렬로 연결하여 정보를 잃지 않고 한 번에 하나씩 교체 할 수 있습니다.

간단한 CPLD를 I2C 버스에 쓰는 데 필요한 프로토콜을 구동하도록 작은 CPLD를 프로그래밍 할 수 있습니다.

NXP는 딥 스위치 (예 : PCA8550 / PCA9561)를 대체하기 위해 매우 작은 메모리 범위를 만듭니다.

두 가지를 결합하면 상태를 기억하는 매우 작은 솔리드 스테이트 스위치가 있습니다.