|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Kontrola ruchu dłoni. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Projektant radioamatorów Przed opisem proponowanego projektu należy poczynić ważną uwagę. Opracowany bezdotykowy element sterujący może znaleźć zastosowanie nie tylko w technice komputerowej. Opisana konstrukcja i przeznaczenie urządzenia to tylko jeden z przykładów jego możliwych zastosowań. Wśród fanów historii lotnictwa zasłużoną popularnością cieszy się gra komputerowa „IL-2. Forgotten Battles” z licznymi dodatkami. Żaden podręcznik historii nie jest w stanie wyjaśnić spokojnej odwagi pilota samolotu szturmowego, dokładnie i dokładnie, jak w eksperymencie laboratoryjnym, prowadzącym na kurs bojowy maszynę dręczoną działami przeciwlotniczymi. Albo szalone podekscytowanie pilota Raidena, gdy w jego celowniku pojawiła się sylwetka Boysana. Pozycja wirtualnego pilota nie jest jednak tak wygodna jak pozycja prawdziwego. A obraz na monitorze jest gorszy od rzeczywistości i po prostu nie ma wystarczającej liczby rąk do obsługi klawiatury. Ostatni problem można częściowo rozwiązać za pomocą joysticka. Tutaj znalazłoby się więcej pedałów do sterowania kierownicą. Są one jednak dostępne tylko w bardzo rzadkich i drogich urządzeniach. To prawda, że nawet w tanich modelach istnieje trzeci regulator, który można wykorzystać według potrzeb: jako pedały lub sektor gazowy. Po otwarciu joysticka (rys. 1) odkryłem, że skrajne zaciski wszystkich jego rezystorów zmiennych (potencjometrów) są połączone równolegle. Oczywiście usuwa się z nich jedno lub drugie stałe napięcie, które jest dostarczane do obwodu. To był punkt wyjścia do rozwoju. Najprostsze rozwiązanie jest oczywiste - wykonać pedały, których osią będzie rezystor zmienny. Mogą uzupełniać symulowany system sterowania dowolnego prawdziwego samolotu. Ale oprócz wysokiej niezawodności technicznej i historycznej, takie rozwiązanie ma również znaczne wady. Konstrukcja jest bardzo nieporęczna i ciężka. Jest problem z mocowaniem go do podłoża. W najgorętszym momencie bitwy lub gdy konieczne jest powstrzymanie takiej „bestii” jak Ła-5FN przed obróceniem się z powodu reaktywnego momentu obrotowego potężnego silnika, trudno się powstrzymać przed właściwym naciśnięciem pedału. Luz w elementach mechanicznych utrudnia sterowanie. Radości nie napawa też zużycie rezystorów zmiennych. Jednym słowem wymagany jest inny projekt, choć nie tak historyczny, ale wygodniejszy i kompaktowy. Dlaczego więc nie „dostarczymy” tych wszystkich myszy, klawiatur, ekranów dotykowych iPhone’ów, które z pewnością wymagają bezpośredniego kontaktu, a procesu sterowania nie oderwiemy od powierzchni panelu, nie przeniesiemy do wolumenu znajdującego się nad nim? Pamiętacie, jak w jednym z opowiadań Kira Bulycheva: „Kosmita przesunął dłonią po zielonym świetle, które zgasło i znów zaświeciło jaśniej niż poprzednio”. My też możemy to zrobić. Pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl, gdy myślimy o sterowaniu bezdotykowym, jest optyka. Jednak większość systemów optycznych działa w oparciu o przerwanie transmisji lub wiązki. Włóż rękę w szczelinę pomiędzy źródłem światła a odbiornikiem? Komu potrzebne takie „bezdotykowe” urządzenie? Obwody odblaskowe zwykle radzą sobie ze specjalnymi, kontrastowo wydrukowanymi znakami i kodami kreskowymi. Jednocześnie wątpliwa jest wiarygodność ich reakcji na przedmiot, który może mieć dowolny kolor i fakturę. Swobodę wyboru projektanta ogranicza kolejna okoliczność – w najlepszej optyce wykorzystuje się lasery. Ale ich promieniowanie jest szkodliwe dla wzroku i dlatego niepożądane jest używanie ich w panelach sterowania, na które patrzy dana osoba. Nieuniknione zanieczyszczenie i kurz optyki podczas pracy również stwarza od czasu do czasu problemy. Wreszcie, jeśli jest więcej niż jeden czujnik, prowadzi to do znacznych komplikacji i wzrostu kosztu obwodu. Dlatego zdecydowałem się pójść drogą wykorzystania czujników pojemnościowych. Pierwsze tego typu układy wykorzystywały obwody oscylacyjne i były bardzo niestabilne. Prawie za każdym razem, gdy były włączane, wymagały regulacji. Później pojawiły się bardziej stabilne konstrukcje cyfrowe oparte na zasadzie opóźnienia impulsu. Były to jednak zwykłe urządzenia dotykowe. Ich autorom najwyraźniej zabrakło wyobraźni, aby wyobrazić sobie urządzenie działające bez bezpośredniego dotyku. Postanowiłem spróbować... Spójrz na rysunek 1. Generator na elementach D1.2, D1.1 wytwarza impulsy do układu kształtującego impulsy wzdłuż krawędzi w D 1.3, D 1.4. Na jego wyjściu (pin 11) przez cały czas znajduje się logiczna 1, z wyjątkiem chwili po nadejściu czoła impulsu z wyjścia generatora (pin 3). Podczas opóźnienia impulsu w łańcuchu R4, R3, CA, na wszystkich wejściach D1.4 ustawiana jest logiczna 1, a na wyjściu logiczne 0. Podczas gdy pojemność czujnika CA, a co za tym idzie, czas trwania impuls zerowy jest mały, uśrednione stałe napięcie na wyjściu kształtownika jest wygładzone R6, C3 praktycznie nie różni się od jednostki logicznej. Jednak gdy tylko pojemność czujnika wzrośnie, logiczne 0 na wyjściu sterownika zajmie większość okresu taktowania i napięcie wyjściowe maleje. Aby uzyskać odpowiednią czułość urządzenia konieczne jest, aby czas trwania impulsów kształtujących był porównywalny z okresem impulsów zegarowych (ale ich nie przekraczał). Można to osiągnąć przy częstotliwościach generatora zegarowego wynoszących co najmniej 100 kHz.
Przyjrzyjmy się teraz konstrukcji czujnika pojemnościowego (ryc. 2). Jest to poziomo umieszczona płyta z folii z włókna szklanego. Drugą (gruntową) osłoną jest blaszana obudowa-ekran, w której umieszczona jest pionowo płytka urządzenia. Tworzą dość nietypowy, półotwarty kondensator, którego płytki są ułożone prostopadle do siebie. Wyraźnie reaguje zwiększeniem swojej pojemności na umieszczenie w swoim polu dowolnego obiektu, zarówno przewodzącego, jak i dielektrycznego. Obiekt jest wyczuwalny z odległości co najmniej 30 mm. Taka konstrukcja daje dość szeroki sygnał, który może pokonać różne zakłócenia i niestabilności. A wzmacniacz operacyjny DA1 może doprowadzić swoją amplitudę do dowolnej wymaganej wartości. Przybliż stopę do płyty, a ster samolotu obróci się. Przesuń nogę z powrotem do góry lub do tyłu, a proces zostanie odwrócony.
Istnieją dwa czujniki pojemnościowe, jak pedały w prawdziwym samolocie. Ponieważ sygnał z jednego czujnika jest podłączony do wejścia odwracającego wzmacniacza, a z drugiego do wejścia nieodwracającego, napięcie wyjściowe zależy od ich równowagi, na której nodze „dasz” więcej. Jednocześnie obwód nie jest bardzo skomplikowany, ponieważ zarówno generator zegara, jak i nawet falownik D1.3 mogą być wspólne dla kilku kanałów. Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego o kilka rzędów wielkości w celu płynnej regulacji jest wyraźnie zbędne. Można zmienić „przełożenie” układu sterowania, wprowadzając obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego. R9 zmniejsza wzmocnienie, a przy prądzie przemiennym sprzężenie zwrotne jest jeszcze głębsze dzięki kondensatorowi C 5. Eliminuje to możliwość samooscylacji. Płytkę drukowaną urządzenia pokazano na rysunku 3. W obszarach płytki pozbawionych folii w miejscu podłączenia czujników pojemnościowych wierci się wiele otworów o średnicy około 3 mm w celu zmniejszenia pojemności początkowej i zwiększenia czułości urządzenia. Wejścia nieużywanych elementów D2 są uziemione, aby uniknąć uszkodzenia przez ładunki statyczne. Wskazane jest, aby te przewodniki były cienkie. Następnie w razie potrzeby (awaria działających elementów lub jakieś modyfikacje) będzie można je dociąć i wykorzystać.
projekt. Płytki czujników pojemnościowych są umieszczone folią skierowaną do góry. Są one zawiasowe i można je podnosić i dociskać do ścianek walizki, tworząc kompaktowe pudełko, wygodne do przenoszenia i przechowywania. W tym celu w obszarze wycięć osie lutuje się ze skrawków drutu miedzianego o średnicy 0,8 mm. Do płytek przylutowane są także elastyczne przewody do obwodu (najlepiej MGTF) oraz pierścienie z drutu, które przytrzymują ich nieodizolowaną część i zapobiegają pękaniu drutu w miejscu zdejmowania izolacji. Po zakończeniu lutowania powierzchnię roboczą czujnika należy odizolować od kontaktu elektrycznego z ciałami obcymi. W wielu przypadkach wystarczy do tego kawałek szerokiej taśmy klejącej. Korpus urządzenia to plastikowa rama w kształcie litery U o grubości 2 mm. Z skrawków plastiku wycina się i skleja od wewnątrz prowadnice pod płytkę oraz występy, w których wykonuje się gwintowane otwory umożliwiające zamocowanie obudowy ekranu. Płytki czujnikowe wsuwane są osiami w nacięcia w dolnych nóżkach obudowy i uszczelniane nakładkami, które zabezpieczają jednocześnie dolną część deski. Obudowa-ekran w kształcie litery U wykonana jest z cyny. Aby zmniejszyć pojemność początkową i wpływ powierzchni nośnej, nie sięga ona do dna obudowy o kilka milimetrów. W ekranie naprzeciwko rezystora strojenia R4 wykonany jest otwór. Od wewnątrz do ekranu przylutowany jest elastyczny przewód, który łączy się ze wspólnym przewodem płytki.
Ustanowienie. Ustaw R4 w pozycji środkowej. Zamiast RЗ przylutuj regulowany rezystor o rezystancji około 1 MOhm na krótkich przewodach. Ustaw go na wartość minimalną. Należy uważać, aby trymer, jego przewody i inne przedmioty nie dostały się w pole czujnika CA. Płynnie zwiększaj jego rezystancję, aż stałe napięcie na pinie 11 DD1 spadnie o 20 - 25%. Jest to sygnał, że urządzenie zaczęło wyczuwać otaczającą przestrzeń. Zmierz rezystancję trymera i zastąp go takim samym rezystorem stałym, a następnie przesuń trymer w miejsce R5 tak, aby nie wpadł w pole czujnika SB. Ustaw wyjście drugiego sterownika na to samo napięcie, co wyjście pierwszego. Saldo końcowe z rezystorem R4 ustawić cienkim śrubokrętem dielektrycznym po całkowitym złożeniu urządzenia. Wyjmij śrubokręt i sprawdź napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego - powinno być bliskie połowie napięcia zasilania. Urządzenie przeszło pomyślnie testy z programami IŁ-2 i symulatorem płatowca Condor. Stopień realizmu okazał się bardzo zbliżony do prawdziwego samolotu. Wymienione programy nie są jednak stworzone z myślą o osobach bezskrzydłych. Spójrz na piłkę Pioneera, a po krótkim treningu wszystko będzie dobrze. Jak już wspomniano, proponowany bezdotykowy element sterujący może znaleźć zastosowanie nie tylko w technice komputerowej. W większości przypadków nie ma potrzeby stosowania dwukanałowego obwodu zbalansowanego, takiego jak opisany. Można wykonać pojedynczy element kanałowy, jak pokazano na rysunku 5.
Ponieważ wyjście układu kształtującego jest podłączone do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego, w stanie początkowym napięcie na wyjściu urządzenia jest niskie. Napięcie na wejściu nieodwracającym ustawiane jest trymerem R10 tuż poniżej progu załączenia. Jeśli zbliżysz rękę do czujnika pojemnościowego, napięcie na wyjściu urządzenia zacznie rosnąć. Można go używać do regulacji lub po prostu włączania i wyłączania dowolnych urządzeń. W tym drugim przypadku obwód OOS nie jest wymagany. Podczas eksperymentów z urządzeniem ta opcja okazała się całkiem wykonalna. Integrując sterowanie bezdotykowe z dowolnym sprzętem, należy pamiętać, że czujnik reaguje na pojemność wprowadzaną przez obiekty nie tylko przed nim, ale także za nim, czyli w korpusie urządzenia. Ważne jest, aby ta pasożytnicza pojemność była mniejsza i co najważniejsze, niezmieniona. Luźne mocowanie czujnika lub luźno zwisające obok niego przewody mogą powodować zamieszanie w ustawieniach. To nie pozwoli na dobrą czułość. Ciekawostką jest zastosowanie bezdotykowego sterowania (dwa niezależne kanały) ruchem dowolnych drzwi, skrzydeł itp. Instalując na klamce dwa czujniki, jak pokazano na rysunku 6, można „przesunąć” skrzydło w dowolną pozycję bez dotykania go.
Oczywiście klasyczne przełączniki i regulatory są prostsze i tańsze. Nadal jednak istnieją obszary zastosowań, w których proponowane bezdotykowe elementy sterujące będą bardziej preferowane. Np. w niebezpiecznych warunkach pracy, gdy konieczne jest całkowite wyeliminowanie kontaktu elektrycznego ze sprzętem, przenoszenia infekcji itp. Tym samym wieloma urządzeniami w przyszłości będzie można sterować dosłownie jednym machnięciem ręki nie uzbrojonej w pilota kontrolek, tokenów lub innych urządzeń. Autor: A.Lisov
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Prototyp pamięci rezystancyjnej firmy Elpida ▪ Pies ma pozytywny wpływ na zdrowie swojego właściciela ▪ Zidentyfikowano główną przyczynę raka
▪ sekcja serwisu Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki. Wybór artykułów ▪ artykuł Alexandre Dumas (syn). Słynne aforyzmy ▪ artykuł Kandydoza pieluszkowa. Opieka zdrowotna ▪ Artykuł Tajemnicza kostka. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony