Manipulador com sensor de aceleração. Esquema, descrição

Biblioteca técnica gratuita

ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA
Biblioteca gratuita / Esquemas de dispositivos radioeletrônicos e elétricos

Manipulador com sensor de aceleração. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

Biblioteca técnica gratuita

Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Microcontroladores

Comentários do artigo

Para trabalhar em um PC hoje, vários manipuladores são usados \uXNUMXb\uXNUMXb- mouses, joysticks, trackballs. O artigo descreve outro tipo de manipulador que substitui o "mouse" do computador, mas não requer uma superfície horizontal plana para se mover. Você pode simplesmente segurá-lo em sua mão e o ponteiro do "mouse" se moverá quando você inclinar o manipulador na direção apropriada. Este método de controle pode ser muito eficaz em alguns jogos de computador, por exemplo, em simuladores de vôo ou como um manipulador alternativo para laptops.

O manipulador proposto (seu diagrama esquemático é mostrado na Fig. 1) é baseado em um microcontrolador PIC16F84A (MC) e um medidor de aceleração integrado ADXL202E (acelerômetro) da Analog Devices. Esses dispositivos são sensores de aceleração linear e são amplamente utilizados para medir os ângulos de inclinação de corpos, forças inerciais, cargas de choque e vibrações. O acelerômetro ADXL202E é biaxial para uma aceleração máxima de ±2g em ambos os eixos [1]. Para facilitar a interface com o MC, os sinais de saída deste microcircuito são pulsos retangulares com taxa de repetição constante. As informações sobre a aceleração são transmitidas por sua duração relativa (a relação entre a duração do pulso e o período de oscilação) [2]. Uma duração de 0,5 corresponde à aceleração zero.

Manipulador com sensor de aceleração

Atualmente, existem três tipos de interface para dispositivos de mouse: serial, PS/2 e USB. A interface serial é a mais fácil de implementar tanto do ponto de vista do hardware quanto do software. Para a interface serial, o protocolo mais comum é o "mouse microsoft", que é uma transmissão serial de três bytes no formato 7N1 (sete bits de informação, sem bit de paridade, um bit de parada) a uma velocidade de 1200 bps. A descrição dos bytes de informação é fornecida na Tabela. 1.

Deve-se notar que o log. 1 na interface RS-232 corresponde ao nível -12, e o log. 0 - +12 V. O diagrama de transmissão do primeiro byte, correspondente ao movimento zero ao longo dos eixos e ao botão direito pressionado (SB2), é mostrado na fig. 2. A grande maioria das placas-mãe modernas possui um adaptador de interface serial integrado que funciona de forma estável quando os níveis TTL são aplicados à entrada.

Manipulador com sensor de aceleração

O driver do sistema operacional pode reconhecer o mouse definindo o sinal RTS e o mouse deve retornar o valor 0x4D (símbolo "M"). O movimento relativo do mouse é enviado como dx (valor positivo significa mover para a direita) e dy (valor positivo significa mover para baixo).

A tensão de alimentação do manipulador é formada a partir do sinal RTS usando o diodo Zener VD1. Durante a operação, o driver do mouse mantém um nível constante de +12 V nesta saída.

Os pulsos de saída do chip DD1 são processados pelo DD2 MK e convertidos em sinais de interface serial, que são alimentados através do conector XP1 para a porta COM do computador. Os botões SB1, SB2 do manipulador correspondem aos botões esquerdo e direito de um mouse padrão. O switch SA1 pode selecionar as características do manipulador - uma dependência linear ou quadrática do movimento do ponteiro no ângulo do manipulador.

Vamos considerar brevemente os principais pontos do programa de controle MC. Após ligar a energia, ele configura as portas de I/O, interrompe as fontes e emite uma sequência de bytes para a porta COM para se identificar como um dispositivo do tipo "mouse". Em seguida, o MK aguarda uma interrupção do chip DD1 e mede a duração do pulso usando o temporizador integrado. Ao mesmo tempo, ele consulta ciclicamente os botões SB1 e SB2. Quando o estado de algum deles muda ou há uma aceleração diferente de zero, uma sequência de três bytes é transmitida conforme Tabela. 1. O estado da chave SA1 é verificado antes de cada envio de uma sequência de bytes, o que permite alterar o modo de operação do manipulador diretamente no processo de sua utilização.

O resistor R1 define a taxa de repetição de pulso na saída DD1, R3 protege a porta MK contra sobrecarga em caso de curto-circuito acidental dos fios no cabo e no conector.

Todas as partes do manipulador, exceto o garfo XP1, são montadas em uma placa de circuito impresso. O chip DD1 está localizado na parte inferior da placa (pinos para cima) e é orientado de forma que seu eixo X dê movimento ao cursor no plano horizontal e o eixo Y - no vertical. A numeração de conclusões DD1 em figo. 1 corresponde ao microcircuito no pacote LCC-8 (os números dos pinos são indicados entre colchetes ao usar o microcircuito no pacote QC-14). Os capacitores C1, C2 e o resistor R1 devem estar localizados próximos ao chip DD1. No dispositivo, é permitido o uso do MK PIC16F84A em qualquer projeto. Garfo XP1 - computador DB-9F. O comprimento do cabo de ligação não é superior a 2 m.

Os códigos do programa de controle MK são dados na Tabela. 2. Ao programá-lo, você precisa definir os seguintes valores de bit na palavra de configuração: tipo de oscilador (OSC) - HS, temporizador de watchdog (WDT) desligado, atraso após ligar (PWRTE) desligado.

(clique para ampliar)

Montado a partir de peças reparáveis e sem erros na instalação (e, claro, no programa MK), o dispositivo de ajuste não requer. A única coisa que pode ter que ser feita (ao usar algumas instâncias de ressonadores de quartzo) é escolher a constante de pausa no programa MK, que é responsável pela formação da taxa de câmbio. A discrepância entre o valor dessa constante se manifesta no movimento caótico do ponteiro na tela com a posição do manipulador inalterada. A sensibilidade dentro de pequenos limites pode ser alterada selecionando o resistor R1.

A maioria dos sistemas operacionais existentes descreve o manipulador descrito como um mouse padrão para uma porta serial e não requer um driver especial. Observe que o dispositivo não funciona através do adaptador COM->PS / 2, pois ele suporta apenas uma interface serial.

O código fonte do programa para MK

Literatura

ADXL202E, Acelerômetro de eixo duplo ±2 g de baixo custo com saída de ciclo de trabalho. - .
Volovij A., Vrlovich G. Acelerômetros integrais. - Componentes e tecnologias, 2002, n.º 1, p. 66.

Autor: S. Kuleshov, Kurgan

Veja outros artigos seção Microcontroladores.

Leia e escreva útil comentários sobre este artigo.

<< Voltar

Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica:

Máquina para desbastar flores em jardins 02.05.2024

Na agricultura moderna, o progresso tecnológico está se desenvolvendo com o objetivo de aumentar a eficiência dos processos de cuidado das plantas. A inovadora máquina de desbaste de flores Florix foi apresentada na Itália, projetada para otimizar a etapa de colheita. Esta ferramenta está equipada com braços móveis, permitindo uma fácil adaptação às necessidades do jardim. O operador pode ajustar a velocidade dos fios finos controlando-os a partir da cabine do trator por meio de um joystick. Esta abordagem aumenta significativamente a eficiência do processo de desbaste das flores, proporcionando a possibilidade de adaptação individual às condições específicas do jardim, bem como à variedade e tipo de fruto nele cultivado. Depois de testar a máquina Florix durante dois anos em vários tipos de frutas, os resultados foram muito encorajadores. Agricultores como Filiberto Montanari, que utiliza uma máquina Florix há vários anos, relataram uma redução significativa no tempo e no trabalho necessários para desbastar flores. ... >>

Microscópio infravermelho avançado 02.05.2024

Os microscópios desempenham um papel importante na pesquisa científica, permitindo aos cientistas mergulhar em estruturas e processos invisíveis aos olhos. Porém, vários métodos de microscopia têm suas limitações, e entre elas estava a limitação de resolução ao utilizar a faixa infravermelha. Mas as últimas conquistas dos pesquisadores japoneses da Universidade de Tóquio abrem novas perspectivas para o estudo do micromundo. Cientistas da Universidade de Tóquio revelaram um novo microscópio que irá revolucionar as capacidades da microscopia infravermelha. Este instrumento avançado permite ver as estruturas internas das bactérias vivas com incrível clareza em escala nanométrica. Normalmente, os microscópios de infravermelho médio são limitados pela baixa resolução, mas o desenvolvimento mais recente dos pesquisadores japoneses supera essas limitações. Segundo os cientistas, o microscópio desenvolvido permite criar imagens com resolução de até 120 nanômetros, 30 vezes maior que a resolução dos microscópios tradicionais. ... >>

Armadilha de ar para insetos 01.05.2024

A agricultura é um dos sectores-chave da economia e o controlo de pragas é parte integrante deste processo. Uma equipe de cientistas do Conselho Indiano de Pesquisa Agrícola-Instituto Central de Pesquisa da Batata (ICAR-CPRI), em Shimla, apresentou uma solução inovadora para esse problema: uma armadilha de ar para insetos movida pelo vento. Este dispositivo aborda as deficiências dos métodos tradicionais de controle de pragas, fornecendo dados sobre a população de insetos em tempo real. A armadilha é alimentada inteiramente por energia eólica, o que a torna uma solução ecologicamente correta que não requer energia. Seu design exclusivo permite o monitoramento de insetos nocivos e benéficos, proporcionando uma visão completa da população em qualquer área agrícola. “Ao avaliar as pragas-alvo no momento certo, podemos tomar as medidas necessárias para controlar tanto as pragas como as doenças”, diz Kapil ... >>

Notícias aleatórias do Arquivo

Combinando duas teorias do tempo 16.07.2020

Como um metrônomo que define o ritmo de um músico, o relógio cósmico fundamental pode sincronizar o tempo em todo o universo. Mas se esses relógios existem, eles funcionam muito rápido.

Na física, o tempo é geralmente considerado a quarta dimensão. Mas alguns cientistas sugerem que o tempo pode ser o resultado de um processo físico.

Na física de partículas elementares, minúsculas partículas fundamentais podem adquirir certas propriedades interagindo com outras partículas ou campos. Por exemplo, as partículas adquirem massa interagindo com o campo de Higgs que permeia todo o espaço. Este campo pode flutuar, com cada ciclo sendo um "tick" ou "tock".

O tempo é um conceito misterioso e é definido de forma diferente por duas teorias físicas principais. Na mecânica quântica, que descreve minúsculos átomos e partículas, “o tempo simplesmente existe, é fixo e comparável ao fundo”, diz a física canadense Flaminia Giacomini. Mas na relatividade geral, que descreve a gravidade, o tempo muda da maneira mais estranha. Por exemplo, os relógios na Terra são mais lentos do que os relógios a bordo de um satélite em órbita. O estudo dos vários mecanismos do tempo ajudaria os físicos a formular uma nova teoria dos relógios fundamentais.

Os pesquisadores estudaram o impacto que os relógios fundamentais teriam nos relógios atômicos - os relógios mais precisos do mundo já feitos. Se o relógio fundamental funcionar muito devagar, o relógio atômico se tornará não confiável devido à sua sincronização com o relógio fundamental. Como resultado, os relógios atômicos contam o tempo em intervalos irregulares, como um metrônomo que não consegue manter uma batida constante. Mas os relógios atômicos ainda são precisos, o que levou os cientistas a especular sobre o quão rápido os relógios fundamentais devem ser, se eles existem.

Outras notícias interessantes:

▪ besouro branco-branco

▪ Espuma metálica para isolamento térmico

▪ Padronização de fontes de alimentação de laptops

▪ Clorpirifós aumenta risco de obesidade

▪ Nova série de câmeras da CANON

Feed de notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica

Materiais interessantes da Biblioteca Técnica Gratuita:

▪ seção do site Fontes alternativas de energia. Seleção de artigos

▪ artigo Roda e vagão. História da invenção e produção

▪ artigo O que são as Nações Unidas? Resposta detalhada

▪ artigo Motorista de caminhão de lixo de contêiner. Instrução padrão sobre proteção do trabalho