Manipulator z czujnikiem przyspieszenia. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Manipulator z czujnikiem przyspieszenia. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Mikrokontrolery

Komentarze do artykułu

Do pracy na komputerze PC używa się dzisiaj różnych manipulatorów - myszy, joysticków, trackballi. W artykule opisano inny rodzaj manipulatora, który zastępuje komputerową „myszkę”, ale nie wymaga do poruszania się płaskiej poziomej powierzchni. Możesz po prostu trzymać go w dłoni, a wskaźnik „myszy” przesunie się, gdy przechylisz manipulator w odpowiednim kierunku. Ta metoda sterowania może być bardzo skuteczna w niektórych grach komputerowych, na przykład w symulatorach lotu, lub jako alternatywny manipulator do laptopów.

Proponowany manipulator (jego schemat przedstawiono na rys. 1) oparty jest na mikrokontrolerze (MC) PIC16F84A oraz zintegrowanym akcelerometrze (akcelerometrze) ADXL202E firmy Analog Devices. Urządzenia te są czujnikami przyspieszenia liniowego i są szeroko stosowane do pomiaru kątów nachylenia ciał, sił bezwładności, obciążeń udarowych i drgań. Akcelerometr ADXL202E jest dwuosiowy dla maksymalnego przyspieszenia ±2g w obu osiach [1]. Dla wygody połączenia z MC sygnały wyjściowe tego mikroukładu są prostokątnymi impulsami o stałej częstotliwości powtarzania. Informacja o przyspieszeniu przekazywana jest przez ich względny czas trwania (stosunek czasu trwania impulsu do okresu oscylacji) [2]. Czas trwania 0,5 odpowiada zerowemu przyspieszeniu.

Manipulator z czujnikiem przyspieszenia

Obecnie istnieją trzy typy interfejsów dla myszy: szeregowy, PS/2 i USB. Interfejs szeregowy jest najłatwiejszy do wdrożenia zarówno z punktu widzenia sprzętu, jak i oprogramowania. Dla interfejsu szeregowego najczęściej spotykanym protokołem jest „microsoft mouse”, czyli transmisja szeregowa trzech bajtów w formacie 7N1 (siedem bitów informacyjnych, brak bitu parzystości, jeden bit stopu) z szybkością 1200 bps. Opis bajtów informacyjnych podano w tabeli. 1.

Należy zauważyć, że dziennik. 1 w interfejsie RS-232 odpowiada poziomowi -12 oraz logowi. 0 - +12 V. Schemat transmisji pierwszego bajtu odpowiadającego ruchowi zerowemu wzdłuż osi i wciśniętemu prawemu przyciskowi (SB2) przedstawiono na rys. 2. Zdecydowana większość nowoczesnych płyt głównych ma zintegrowany adapter interfejsu szeregowego, który działa stabilnie, gdy na wejściu podawane są poziomy TTL.

Manipulator z czujnikiem przyspieszenia

Sterownik systemu operacyjnego może rozpoznać mysz po ustawieniu sygnału RTS, a mysz powinna zwrócić wartość 0x4D (symbol „M”). Względny ruch myszy jest wysyłany jako dx (wartość dodatnia oznacza ruch w prawo) i dy (wartość dodatnia oznacza ruch w dół).

Napięcie zasilania manipulatora jest formowane z sygnału RTS za pomocą diody Zenera VD1. Podczas pracy sterownik myszy utrzymuje na tym wyjściu stały poziom +12 V.

Impulsy wyjściowe układu DD1 są przetwarzane przez DD2 MK i przetwarzane na sygnały interfejsu szeregowego, które są podawane przez złącze XP1 do portu COM komputera. Przyciski SB1, SB2 manipulatora odpowiadają lewemu i prawemu przyciskowi standardowej myszy. Przełącznikiem SA1 można wybrać charakterystykę manipulatora - liniową lub kwadratową zależność ruchu wskazówki od kąta nachylenia manipulatora.

Rozważmy pokrótce główne punkty programu sterującego MC. Po włączeniu zasilania konfiguruje porty I/O, źródła przerwań oraz wysyła sekwencję bajtów do portu COM w celu zidentyfikowania się jako urządzenie typu „mysz”. Następnie MK czeka na przerwanie z układu DD1 i mierzy czas trwania impulsu za pomocą wbudowanego timera. Jednocześnie cyklicznie odpytuje przyciski SB1 i SB2. W przypadku zmiany stanu któregokolwiek z nich lub wystąpienia niezerowego przyspieszenia przesyłany jest ciąg trzech bajtów zgodnie z tabelą. 1. Stan przełącznika SA1 jest sprawdzany przed każdym wysłaniem ciągu bajtów, co pozwala na zmianę trybu pracy manipulatora bezpośrednio w trakcie jego użytkowania.

Rezystor R1 ustawia częstotliwość powtarzania impulsów na wyjściu DD1, R3 zabezpiecza port MK przed przeciążeniem w przypadku przypadkowego zwarcia przewodów w kablu i złączu.

Wszystkie części manipulatora, z wyjątkiem widelca XP1, zamontowane są na płytce drukowanej. Układ DD1 znajduje się na spodniej stronie płytki (pin up) i jest zorientowany tak, że jego oś X umożliwia ruch kursora w płaszczyźnie poziomej, a oś Y w płaszczyźnie pionowej. Numeracja wniosków DD1 na ryc. 1 odpowiada mikroukładowi w pakiecie LCC-8 (numery pinów podano w nawiasach, gdy używany jest mikroukład w pakiecie QC-14). Kondensatory C1, C2 i rezystor R1 powinny znajdować się w pobliżu układu DD1. W urządzeniu dopuszczalne jest użycie MK PIC16F84A w dowolnej konstrukcji. Widelec XP1 - komputer DB-9F. Długość kabla połączeniowego nie przekracza 2 m.

Kody programu sterującego MK podano w tabeli. 2. Podczas programowania należy ustawić następujące wartości bitów w słowie konfiguracyjnym: typ oscylatora (OSC) - HS, timer watchdoga (WDT) wyłączony, opóźnienie po włączeniu zasilania (PWRTE) wyłączone.

(kliknij, aby powiększyć)

Zmontowane z części serwisowalnych i bez błędów w instalacji (i oczywiście w programie MK), urządzenie regulacyjne nie wymaga. Jedyne, co może być konieczne (w przypadku korzystania z niektórych instancji rezonatorów kwarcowych) to wybranie stałej pauzy w programie MK, która odpowiada za kształtowanie kursu wymiany. Rozbieżność pomiędzy wartością tej stałej objawia się chaotycznym ruchem wskaźnika na ekranie przy niezmienionej pozycji manipulatora. Czułość w małych granicach można zmienić wybierając rezystor R1.

Większość istniejących systemów operacyjnych opisuje opisywany manipulator jako standardową mysz do portu szeregowego i nie wymaga specjalnego sterownika. Należy pamiętać, że urządzenie nie działa przez adapter COM->PS/2, ponieważ obsługuje tylko interfejs szeregowy.

Kod źródłowy programu dla MK

literatura

ADXL202E, tani akcelerometr dwuosiowy ±2 g z wyjściem cyklu pracy. - .
Volovij A., Vrlovich G. Całkowe akcelerometry. - Komponenty i technologie, 2002, nr 1, s. 66.

Autor: S.Kuleshov, Kurgan

Zobacz inne artykuły Sekcja Mikrokontrolery.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Klawiatura Primium Seneca 05.05.2024

Klawiatury są integralną częścią naszej codziennej pracy przy komputerze. Jednak jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się użytkownicy, jest hałas, szczególnie w przypadku modeli premium. Ale dzięki nowej klawiaturze Seneca firmy Norbauer & Co może się to zmienić. Seneca to nie tylko klawiatura, to wynik pięciu lat prac rozwojowych nad stworzeniem idealnego urządzenia. Każdy aspekt tej klawiatury, od właściwości akustycznych po właściwości mechaniczne, został starannie przemyślany i wyważony. Jedną z kluczowych cech Seneki są ciche stabilizatory, które rozwiązują problem hałasu typowy dla wielu klawiatur. Ponadto klawiatura obsługuje różne szerokości klawiszy, dzięki czemu jest wygodna dla każdego użytkownika. Chociaż Seneca nie jest jeszcze dostępna w sprzedaży, jej premiera zaplanowana jest na późne lato. Seneca firmy Norbauer & Co reprezentuje nowe standardy w projektowaniu klawiatur. Jej ... >>

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Obracanie gwiazd neutronowych w celu testowania i kalibracji zegarów atomowych 06.01.2019

Na stronach naszej witryny wielokrotnie mówiliśmy o zegarach atomowych, które zapewniają bardzo precyzyjny odczyt czasu. I oczywiście wielu naszych Czytelników wielokrotnie zastanawiało się, w jaki sposób uzyskano wartości cech tych zegarków, bo aby coś zmierzyć z pewną dokładnością, należy użyć narzędzia pomiarowego przynajmniej o rząd wielkości wyższego wymagana jest dokładność. Nie wiemy, w jaki sposób inne organizacje dysponujące zegarami atomowymi, ale Europejska Agencja Kosmiczna wykorzystuje sygnały odległych wirujących gwiazd neutronowych i pulsarów do synchronizacji swoich zegarów, a emitowane przez nie sygnały mają wystarczająco wysoką stabilność i dokładność.

Projekt ten, nazwany „PulChron”, jest rozwinięciem naukowców z Uniwersytetu w Manchesterze, brytyjskiego National Physical Laboratory i prywatnej firmy GMV. System stworzony w ramach tego projektu jest już częściowo wykorzystywany do synchronizacji zegarów atomowych, które zasilają europejski system nawigacji satelitarnej Galileo. Co więcej, długoterminowe pomiary sygnałów pulsarowych, w połączeniu z pomiarami drgań drgających atomów w zegarach, pozwalają na uzyskanie jeszcze dokładniejszego taktowania, niż pozwala na to każdy z elementów systemu z osobna.

Fizyczka Jocelyn Bell Burnell po raz pierwszy odkryła pulsar w 1967 roku, kiedy zauważyła sygnał radiowy pochodzący z kosmosu z okresem 1,34 sekundy. Zauważ, że sygnał ten został odebrany przez anteny teleskopu Interplanetary Scintillation Array w Obserwatorium Radioastronomicznym Mullarda. Obecnie wiadomo już, że pulsary to gwiazdy neutronowe, małe i bardzo gęste pozostałości po eksplozjach masywnych gwiazd, które obracają się czasami z dużą prędkością i emitują ukierunkowaną wiązkę promieniowania, która jest okresowo kierowana w stronę Ziemi.

Teraz pulsary, a raczej ich sygnały, służą nie tylko do synchronizacji zegarów atomowych. Są również narzędziami do wyszukiwania i pomiaru fal grawitacyjnych, ciemnej materii i innych zjawisk w skali kosmologicznej.

Sprzęt PulChron odbiera dane z pięciu radioteleskopów, w tym European Pulsar Timing Array, który jednocześnie śledzi 18 pulsarów. Zegary atomowe również generują swoją własną częstotliwość, której jeden okres jest jednym „taktem” zegara. Jednak stosunkowo proste zegary atomowe oparte na atomach wodoru wzbudzonych laserem mikrofalowym mogą dryfować (zmieniać swoją częstotliwość) przez długi czas. I w tym przypadku do przeprowadzenia korekcji wymagany jest inny system o większej stabilności, na przykład zegar systemu Galileo wymaga procedury synchronizacji i korekcji co kilka godzin.

System PulChron nie jest pierwszym „pulsarowym” systemem chronometrycznym, co więcej, nadal istnieje w swojej pierwszej, można by rzec, wersji demonstracyjnej. Ale kiedy system ten zacznie działać w swojej ostatecznej formie, będzie używany nie tylko do zasilania systemu nawigacji satelitarnej, ale także do pomiaru dokładnej wartości czasu południka Greenwich (uniwersalny czas koordynowany, UTC).

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Sterownik silnika wibracyjnego TI DRV2605L

▪ Atrament, który zmienia kolory

▪ Nowy czujnik koloru typu HDJD-S722-QR999

▪ Panele słoneczne z ludzkimi włosami

▪ Zjadające światło bakterie cyborga

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Instalacje kolorowe i muzyczne. Wybór artykułów

▪ artykuł Co i co można skleić. Wskazówki dla mistrza domu

▪ Ile dni trwał największy korek na świecie? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł z Iguazu. Cud natury