בקרת תנועת ידיים. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

בקרת תנועת ידיים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו

לפני תיאור העיצוב המוצע, יש לעשות הערה חשובה. אלמנט הבקרה ללא מגע שפותח יכול לשמש לא רק בטכנולוגיית מחשב. העיצוב והמטרה המתוארים של המכשיר הם רק דוגמה אחת ליישומים האפשריים שלו.

בקרב חובבי היסטוריית התעופה, משחק המחשב "IL-2. Forgotten Battles" עם תוספותיו הרבות הוא פופולרי בהחלט. אף ספר לימוד היסטוריה לא יכול להסביר את האומץ הרגוע של טייס מטוס תקיפה, בזהירות ובדייקנות, כמו בניסוי מעבדה, המוביל מכונה מתייסרת בתותחים נגד מטוסים בקורס לחימה. או ההתרגשות המטורפת של טייס ריידן, לראות את הצללית של הבויסן צומחת בעיניו.

עם זאת, המיקום של הטייס הוירטואלי אינו נוח כמו זה של אחד אמיתי. והתמונה על הצג נחותה מהמציאות, ופשוט אין מספיק ידיים לתפעל את המקלדת. הבעיה האחרונה נפתרת בחלקה באמצעות ג'ויסטיק. כאן יהיו יותר דוושות לשליטה על ההגה. עם זאת, הם זמינים רק במכשירים נדירים ויקרים מאוד. נכון, גם בדגמים זולים יש ווסת שלישי שניתן להשתמש בו כרצונך: או כדוושות או כגזרת גז. לאחר שפתחתי את הג'ויסטיק שלי (איור 1), גיליתי שהטרמינלים הקיצוניים של כל הנגדים המשתנים שלו (פוטנציומטרים) מחוברים במקביל. ברור שמוסר מהם מתח קבוע כזה או אחר, המסופק למעגל. זו הייתה נקודת ההתחלה לפיתוח.

הפתרון הפשוט ביותר ברור - לייצר דוושות שהציר שלהן יהיה נגד משתנה. הם יכולים להשלים את מערכת הבקרה המדומה של כל מטוס אמיתי. אבל, בנוסף לאמינות טכנית והיסטורית גבוהה, לפתרון כזה יש גם חסרונות ניכרים. העיצוב הוא מאוד מגושם וכבד. יש בעיה עם הצמדתו לרצפה. ברגע החם ביותר של קרב, או כאשר יש צורך לשמור על "חיה" כזו כמו La-5FN מלהסתובב בגלל המומנט התגובתי של מנוע חזק, קשה להתאפק לא ללחוץ על הדוושה כראוי. נגיעה ברכיבים מכניים מקשה על השליטה. גם הבלאי של נגדים משתנים לא מביא שמחה.

במילה אחת, נדרש עיצוב אחר, אמנם לא כל כך היסטורי, אבל נוח וקומפקטי יותר. למה שלא "נרהט" את כל העכברים, המקלדות, מסכי המגע של מכשירי האייפון, שבוודאי דורשים מגע ישיר, ונקרע את תהליך הבקרה ממשטח הפאנל, נעביר אותו לעוצמת הקול שמעליו? זכור כיצד באחד הסיפורים מאת קיר בוליצ'ב: "החייזר העביר את כף ידו על האור הירוק. הוא כבה ונדלק שוב בבהירות מבעבר." אנחנו יכולים לעשות את זה גם.

הדבר הראשון שעולה בראש כשחושבים על שליטה ללא מגע הוא אופטיקה. עם זאת, רוב המערכות האופטיות פועלות על שידור או הפסקת קרן. להכניס את היד לאיזה מרווח בין מקור האור למקלט? מי צריך מכשיר "ללא מגע" כזה? מעגלים רפלקטיביים מתמודדים בדרך כלל עם סימנים וברקודים מיוחדים, מודפסים בניגודיות. יחד עם זאת, גם מהימנות התגובה שלהם לאובייקט, שיכול להיות בכל צבע ומרקם, מוטלת בספק. נסיבות אחרות מגבילות את חופש הבחירה של המעצב - האופטיקה הטובה ביותר משתמשת בלייזרים. אבל הקרינה שלהם מזיקה לראייה ולכן לא רצוי להשתמש בהם בלוחות בקרה שאדם מסתכל עליהם. גם הזיהום והאבק הבלתי נמנע של האופטיקה במהלך הפעולה יוצרים בעיות מעת לעת. לבסוף, אם יש יותר מחיישן אחד, הדבר מוביל לסיבוך משמעותי ולעלייה בעלות המעגל.

לכן, החלטתי ללכת בדרך של שימוש בחיישנים קיבוליים. המערכות הראשונות מסוג זה השתמשו במעגלים מתנודדים והיו מאוד לא יציבות. כמעט בכל פעם שהם הופעלו, היה צורך להתאים אותם. מאוחר יותר, הופיעו עיצובים דיגיטליים יציבים יותר המבוססים על עקרון השהיית הדופק. עם זאת, אלה היו מכשירי מגע רגילים. למחבריהם, ככל הנראה, לא היה די דמיון כדי לדמיין מכשיר שעובד ללא מגע ישיר. החלטתי לנסות...

תסתכל על איור 1. המחולל על האלמנטים D1.2, D1.1 מייצר פולסים למעצב הפולסים לאורך הקצה ב-D 1.3, D 1.4. במוצא שלו (פין 11) יש 1 לוגי כל הזמן, למעט הרגע שלאחר הגעת חזית הדופק ממוצא הגנרטור (פין 3). במהלך זמן ההשהיה של הפולס בשרשרת R4, R3, CA, לוגי 1.4 נקבע בכל הכניסות של D1, ו-0 לוגי נקבע ביציאה. בעוד הקיבול של חיישן CA, ולכן משך הזמן של הדופק האפס קטן, המתח הקבוע הממוצע במוצא המעצב מוחלק R6, C3 כמעט ואינו שונה מיחידה לוגית. אבל ברגע שקיבולת החיישן עולה, 0 לוגי ביציאת הדרייבר תופס את רוב תקופת דופק השעון ומתח המוצא יורד. כדי לקבל את הרגישות המתאימה של המכשיר, יש צורך שמשך הפולסים המעצבים יהיה דומה לתקופת פעימות השעון (אך לא יעלה עליהם). ניתן להשיג זאת בתדרים של מחולל שעון של לפחות 100 קילו-הרץ.

בקרת תנועת ידיים
אורז. 1. תרשים סכמטי של הג'ויסטיק

כעת נסתכל על העיצוב של החיישן הקיבולי (איור 2). זוהי צלחת ממוקמת אופקית של רדיד פיברגלס. הכיסוי השני (הקרקע) הוא מסך מעטפת פח, שבו לוח המכשיר ממוקם בצורה אנכית. הם יוצרים קבל קצת יוצא דופן, פתוח למחצה כשהלוחות מסודרים בניצב זה לזה. הוא מגיב בבירור על ידי הגדלת הקיבולת שלו למיקום של כל אובייקט, מוליך ודיאלקטרי, בתחומו. האובייקט מורגש במרחק של לפחות 30 מ"מ.

עיצוב זה נותן אות רחב למדי שיכול להתגבר על הפרעות וחוסר יציבות שונות. והמגבר התפעולי DA1 יכול להביא את המשרעת שלו לכל ערך נדרש. קרב את הרגל לצלחת והגה המטוס שלך יסתובב. הזיזו את הרגל בחזרה למעלה או אחורה והתהליך הפוך.

בקרת תנועת ידיים
אורז. 2. חיישן קיבולי

ישנם שני חיישנים קיבוליים, כמו דוושות במטוס אמיתי. מכיוון שהאות מחישן אחד מחובר לכניסה ההפוכה של המגבר, ומהשני - לכניסה הלא-הפוכה, מתח המוצא תלוי באיזון שלהם, באיזו רגל אתה "נותן" יותר. יחד עם זאת, המעגל אינו מסובך במיוחד, מכיוון שגם מחולל השעון ואפילו מהפך D1.3 יכולים להיות משותפים למספר ערוצים. הגברה של מגבר ההפעלה במספר סדרי גודל עבור ויסות חלק היא מיותרת בעליל. אתה יכול לשנות את "יחס ההילוכים" של הבקרה על ידי הכנסת מעגל משוב שלילי. R9 מפחית את הרווח, ובזרם חילופין המשוב עמוק עוד יותר, הודות לקבל C 5. זה מבטל את האפשרות של תנודות עצמיות.

המעגל המודפס של המכשיר מוצג באיור 3. באזורים של הלוח ללא נייר כסף באזור שבו מחוברים חיישנים קיבוליים, קודחים חורים רבים בקוטר של כ-3 מ"מ כדי להפחית את הקיבול ההתחלתי ולהגביר את הרגישות של המכשיר. הכניסות של רכיבי D2 שאינם בשימוש מקורקעות כדי למנוע נזק על ידי מטענים סטטיים. רצוי להפוך את המוליכים הללו לדקים. לאחר מכן, במידת הצורך (כשל באלמנטים עובדים או שינויים מסוימים), תוכל לחתוך אותם ולהשתמש באלמנטים אלה.

בקרת תנועת ידיים
אורז. 3. לוח בקרה

בנייה. הלוחות של חיישנים קיבוליים ממוקמים כשהרדיד פונה כלפי מעלה. הם תלויים בצירים וניתנים להרמה ולחיצה על קירות המארז ויוצרים קופסה קומפקטית, נוחה לנשיאה ואחסון. לשם כך, באזור החתכים, מולחמים סרנים משאריות של חוטי נחושת בקוטר של 0,8 מ"מ. כמו כן מולחמים ללוחות חוטים גמישים למעגל (רצוי MGTF) וטבעות תיל שמחזיקות את החלק הלא מופשט שלהן ומונעות מהחוט להישבר בנקודת ההפשטה. לאחר השלמת כל ההלחמה, יש לבודד את משטח העבודה של החיישן ממגע חשמלי עם עצמים זרים. במקרים רבים, מקל של סרט דבק רחב מספיק לכך.

גוף המכשיר הוא מסגרת פלסטיק בצורת U בעובי 2 מ"מ. משאריות פלסטיק נחתכים ומדביקים מבפנים מובילים ללוח ובוסים, בהם יוצרים חורי הברגה לחיבור מעטפת המסך. לוחות החיישנים מוכנסים לחתכים ברגליים התחתונות של המארז עם הצירים שלהם ואטומות עם שכבות שמאובטחות גם את החלק התחתון של הלוח.

מסך המעטפת בצורת U עשוי מפח. כדי להפחית את הקיבולת הראשונית ואת השפעת המשטח התומך, הוא אינו מגיע לתחתית המארז כמה מילימטרים. נוצר חור במסך מול נגד כוונון R4. מבפנים מולחם למסך חוט גמיש לחיבור לחוט המשותף של הלוח.

אורז. 4. דוושות ללא מגע (לחץ להגדלה): 1 - לוח חיישן קיבולי; 2 - גוף; 3 - לוח; 4 - מדריכי לוח (4 יח'); 5 - בוס (4 יח'); 6 - ציר; 7 - טבעת תיל (2 יח'); 8 - שכבת-על; 9 - כבל פלט; 10 - מהדק הידוק; 11 - בורג M2,5

מוֹסָד. הגדר את R4 למצב אמצעי. במקום RЗ, הלחמו נגד מותאם עם התנגדות של כ-1 MOhm על חוטים קצרים. הגדר אותו לערך המינימלי. ודא שהגוזם, החוטים שלו וכל חפץ אחר אינם נופלים לשדה של חיישן CA. הגבר בצורה חלקה את ההתנגדות שלו עד שהמתח הקבוע בפין 11 של DD1 יורד ב-20 - 25%. זהו אות לכך שהמכשיר החל לחוש את החלל שמסביב. יש למדוד את ההתנגדות של הגוזם ולהחליף אותו באותו נגד קבוע, ולהעביר את הגוזם למקום של R5 כדי שלא ייפול לשדה של חיישן SB. הגדר את הפלט של הדרייבר השני לאותו מתח כמו הפלט של הראשון. הגדר את האיזון הסופי עם הנגד R4 באמצעות מברג דיאלקטרי דק לאחר הרכבה מלאה של המכשיר. הוציאו את המברג ובדקו את המתח במוצא המגבר - הוא צריך להיות קרוב לחצי ממתח האספקה.

המכשיר נבדק בהצלחה עם תוכניות IL-2 וסימולטור שלדת קונדור. מידת הריאליזם התבררה כקרובה מאוד למטוס אמיתי. עם זאת, התוכניות המוזכרות אינן נוצרות עבור אנשים חסרי כנפיים. תסתכל על הכדור של פיוניר ואחרי קצת אימון הכל יהיה בסדר.

כפי שכבר הוזכר, ניתן להשתמש באלמנט הבקרה ללא מגע המוצע לא רק בטכנולוגיית מחשב. ברוב המקרים אין צורך במעגל מאוזן דו-ערוצי כמו זה שתואר. ניתן ליצור אלמנט ערוץ יחיד כפי שמוצג באיור 5.

בקרת תנועת ידיים
אורז. 5. תרשים של אלמנט בקרה חד ערוץ

מכיוון שהיציאה של המחטב מחוברת לכניסה ההפוכה של המגבר, במצב ההתחלתי המתח במוצא המכשיר נמוך. המתח בכניסה שאינה מתהפכת נקבע על ידי גוזם R10 ממש מתחת לסף המיתוג. אם תביא את היד שלך לחיישן קיבולי, המתח ביציאת המכשיר יתחיל לעלות. ניתן להשתמש בו כדי לווסת או פשוט להפעיל ולכבות כל מכשיר. במקרה האחרון, מעגל OOS אינו נדרש. במהלך ניסויים במכשיר, אפשרות זו הוכיחה את עצמה כיעילה למדי.

בעת שילוב בקרה ללא מגע בכל ציוד, עליך לזכור שהחיישן מגיב לקיבולת המוכנסת על ידי עצמים לא רק מלפנים, אלא גם מאחוריו, כלומר בגוף הציוד. חשוב שהקיבול הטפילי הזה יהיה קטן יותר, והכי חשוב, ללא שינוי. תושבת חיישן רופפת או חוטים המשתלשלים רופפים לצדה עלולים לבלבל את ההגדרות. זה לא יאפשר רגישות טובה.

מעניין להשתמש בשליטה ללא מגע (שני ערוצים עצמאיים) לתנועה של כל דלת, אבנט וכו'. על ידי התקנת שני חיישנים על הידית, כפי שמוצג באיור 6, אתה יכול "לדחוף" את האבנט לכל מיקום רצוי מבלי לגעת בו.

בקרת תנועת ידיים
אורז. 6. התקנת חיישני בקרה בידית הדלת

כמובן, מתגים ורגולטורים קלאסיים פשוטים וזולים יותר. אבל עדיין ישנם תחומי יישום שבהם אלמנטי הבקרה המוצעים ללא מגע יהיו עדיפים יותר. לדוגמא, בתנאי עבודה מסוכנים, כאשר יש צורך להעלים לחלוטין מגע חשמלי עם ציוד, העברת זיהום וכו'. כך, ניתן יהיה לשלוט במכשירים רבים בעתיד בהינף יד אחד, פשוטו כמשמעו, לא מצויד בשלט פקדים, אסימונים או כל מכשיר אחר.

מחבר: א.ליסוב

ראה מאמרים אחרים סעיף מעצב חובב רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

כרטיסי קול Asus Essence STX II ו-Asus Essence STX II 7.1 23.03.2014

אסוס הציגה כרטיסי קול "ברמת Hi-Fi", המכונים Essence STX II ו-Essence STX II 7.1. מוצרים אלו, לטענת היצרן, מאופיינים ביחס אות לרעש של 124 dB (במוצא הקו) ומצוידים במגברי אוזניות עם עכבה של עד 600 אוהם (ביציאת האוזניות, האות- יחס לרעש הוא 120 dB).

תגובת התדר היא 10 הרץ - 90 קילוהרץ, THD + N - 0,0003% (-110 dB).

היצרן מציין נוכחות של בקרת רווח נפרדת לאוזניות, שימוש במגברים תפעוליים איכותיים (op-amps) Muses 8920 ו-Muses 8820 עם אפשרות להחלפתם (הערכה כוללת שלושה מגברים נוספים - שני Texas Instruments LME49720 ואחד Muses 8820, כמו גם כלי לחילוץ שבבים משקעים).

ה-Essence STX II 7.1 בולט ביכולתו להוציא אודיו רב-ערוצי (7.1) בצורה אנלוגית באמצעות כרטיס בת. יחס האות לרעש ביציאות אלו מוערך על ידי היצרן ב-120 dB. ישנם תשעה מגברי הפעלה בלוח הבת (שלושה LM4562s ושישה JRC 2114Ds), כולם ניתנים להחלפה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ טבעות עצים סיפרו על הסיבה לניצחונות של ג'ינגיס חאן

▪ הדפסת הזרקת דיו בפרוטות

▪ כלבים יכולים לראות עם האף

▪ מכונית מהירה יותר מכדור

▪ מחשב לב

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר חומרים אלקטרוטכניים. בחירת מאמרים

▪ מאמר מטוס מנוע גומי מדגם F1G. טיפים לדוגמן

▪ מה היו נתיבי ההתפתחות של צרפת אחרי דה גול? תשובה מפורטת

▪ מאמר ראש מבצעי צלילה. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר מחולל אותות בתדר גבוה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר טרנזיסטורי אפקט שדה KP313 - 3P330. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר