Russian HamRadio - Валкодер з Миші
Гетеродини і генератори сучасних приймачів і радіоаматорських трансіверів, що задають, сьогодні все частіше роблять на основі синтезаторів частоти з мікроконтролерним управлінням. Однак налаштовувати такий приймач на станцію, набираючи значення частоти на клавіатурі, дуже незручно, а для плавної перебудови (точніше дискретної з дуже дрібним кроком, що імітує звичайну аналогову) необхідний точний перетворювач кута повороту ручки налаштування в цифровий код - так званий валкодер.
Вартість цього прецизійного пристрою нерідко перевищує ціну решти всіх деталей синтезатора разом узятих. Тим не менш, радіоаматору з Німеччини Steffen Braun, DJ5AM вдалося з деталей несправної комп'ютерної "миші" виготовити простий і дешевий валкодер, що цілком підходить для аматорського застосування [1].
Обертальний рух кулі комп'ютерної миші всередині неї сприймають два оптоелектронні датчики кута повороту. Генеровані ними імпульси надходять у комп'ютер, обробляються ним і керують переміщенням курсору щодо осей X та Y екрану монітора. Основний принцип - перетворення кута повороту в число імпульсів цілком підходить для валкодера, до того ж кожен із датчиків "миші" забезпечений двома відповідним чином розташованими чутливими елементами, що дозволяє визначити не тільки кут, а й напрямок повороту.
Приступаючи до роботи, необхідно розкрити корпус "миші" і переконатися, що пластмасовий підшипник, в якому обертається вал датчика, знаходиться між стовщеною частиною валу, що контактує з гумовою кулею, і диском з прорізами. У багатьох "мишей" це не так - вал укріплений у двох підшипниках, розташованих по його кінцях. Така конструкція для наших цілей непридатна. Потовщена частина (головка) валу діаметромприблизно 4 мм повинна бути достатньо довгою для встановлення ручки налаштування. Відстань від головки до диска має бути не менше ніж 15 мм.
З "миші" витягують деталі одного з двох наявних в ній датчиків: диск з прорізами і його вал разом з пластмасовою втулкою-підшипником, випилюють лобзиком частину друкованої плати з двома оптопарами (кожна з них - випромінюючий діод ІЧ-діапазону, що знаходяться один проти одного і сприймає його випромінювання (транзистор). Потрібні деталі показано на рис. 1, про безпеку інших можна не турбуватися.
Для кріплення валкодера до передньої панелі приймача або трансівера знадобиться ще одна деталь — алюмінієва втулка із зовнішнім різьбленням та гайкою від змінного резистора. В отвір втулки пропускають вал датчика. Можливо для цієї операції пластмасовий підшибник в якому кріпиться вал, доведеться обточити напилком, а алюмінієву втулку - укоротити, щоб на головку вала, що виступає з неї, можна було насадити ручку налаштування.
Випаювати оптопари з друкованої плати миші не слід, щоб не пошкодити їх. Відокремлену від плати частину з оптопарами кріплять епоксидним клеєм або іншим способом до втулки-підшипника таким чином, щоб оптопари зайняли колишнє положення щодо диска. До остаточного твердіння клею слід переконатися, що диск легко обертається.
Випромінювальні діоди і фототранзистори "миші" зовні дуже схожі. Розрізнити їх можна, простеживши друковані провідники на платі. Випромінювачі зазвичай з'єднані послідовно. Цей ланцюг необхідно зберегти і підключити його через резистор, що гасить, до джерела живлення. Номінал резистора вибирають з струму через діоди трохи більше 5 мА. Найчастіше підходить 1 ком.
Далі висновки омметра, встановленого на межу вимірювання 100 кОм, підключають до колектора таемітер одного з фототранзисторів і, повільно обертаючи диск, переконуються, що показання приладу різко зменшуються при кожному освітленні фототранзистора випромінюючим діодом через проріз в диску.
Якщо це не так, можливо, висновки колектора та емітера визначені неправильно і полярність підключення до них омметра потрібно змінити.
На результат може вплинути і надто яскраве зовнішнє освітлення, тому роботу слід виконувати в тіні. Так само перевіряють фототранзистор другої оптопари.
Схема електронної частини валкодера показано на рис. 2. Мікросхеми DD1 і DD2 мають вітчизняні аналоги: 4093 – К561ТЛ1, 4013 – К561ТМ2.
Імпульси з колекторів фототранзисторів BL1, BL2 надходять на входи формувачів - тригерів Шмітта DD1.1 та DD1.2 і далі - на входи С та D тригера DD2.1.
Так як в залежності від напрямку обертання валу змінюється черговість приходу імпульсів на входи тригера, останній встановлюється в один із двох стійких станів.
Відповідність між логічним рівнем на виході тригера та напрямом обертання визначають експериментально. Імпульси з виходу елемента DD1.1 є рахунковими - їх число пропорційно куту повороту валу.
Мікросхеми DD1, DD2 та інші елементи з'єднують згідно зі схемою жорсткими проводами та висновками, всю збірку приклеюють до механічних вузлів валкодера.
Зовнішній вигляд цієї конструкції показано на рис. 3. Якщо валкодер послужить частиною складнішого виробу, мікросхеми DD1 і DD2 можуть бути встановлені на його друкованій платі.
Steffen Braun (DJ5AM)
1. Braun S. "Aus die Maus": Inkrementale Drehgeber - einfach realisiert. - Funkamateur, 2002, № 4, S. 362, 363.
2. Довгий А. "Миша": Що всередині і чим харчується. - Радіо, 1996, № 9, с.28-30.