Улучшенный цифровой флюгер.
Как упоминалось в предыдущей статье (смотрите: Цифровой флюгер), привычная кодировка 1-2-4-8 на лимбе мало подходит для точных угловых измерений. Хорошие результаты дает применение на лимбе кода Грея. Код Грея отличается тем, что при переходе от одной цифры к другой изменяется только один разряд. Таким образом, устраняется неопределенность считывания при переходе между полями кода в одном цифровом разряде. В случае с несколькими цифровыми разрядами неопределенность позиционирования, к сожалению, может сохраниться. Ее устраняют более точной установкой оптопар.
Точность отсчета предлагаемого варианта флюгера по желанию может достигать одного углового градуса или пяти. В последнем случае разряды 0,1,2 первой микросхемы необходимо соединить вместе, а разряд 3 - заземлить. Тогда при поступлении единичного сигнала с выхода первой оптопары, светодиод высветит пятерку. При нулевом сигнале – будет светиться 0.
Функционально флюгер (как и предыдущий вариант) состоит из трех блоков. Флюгера с лимбом, инфракрасных оптопар с формирователями и блока индикации.
Принципиальная схема формирователей не изменена, но их число может быть увеличено до 10 для увеличения точности отсчета. Т.е. добавлена еще одна микросхема операционных усилителей.
Схема блока индикации переделана. Роль дешифраторов выполняют микросхемы программируемой памяти К155РЕ3 (рис.1). Рисунок печатной плата показан на рис.2. Микросхема программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) К155РЕ3 удобна там, что ее входа и выходы взаимозаменяемы. То есть выход D1 можно сделать выходом с любым номером. Это определяется таблицей программирования и удобством разводки печатной платы. Поэтому сначала рисуется печатная плата, а затем составляется таблица программирования для каждой микросхемы в отдельности (смотрите таблицу).
|
Разряды ........... 1 ................2 ................3 Входы
0 1 2 3 |
Выходы D2 D6 D3 D1 D0 D4 D5 D5 D3 D1 D0 D6 D4 D2 D0 D4 D2 D5 D6 D1 D3 A B C D E F G |
Инд. |
Горят сегменты |
|
0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 |
0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
A B C D E F B C A B G E D A B C D G F G B C A F G C D A F E G C D A B C A B C D E F G A B C D F G |
Таблица программирования микросхем К155РЕ3 из кода Грея в код семисегментнного индикатора. Первый разряд младший (микросхема DD1).
Журнал "Радио" неоднократно печатал схемы программаторов для микросхем ППЗУ (К155РЕ3, КР556РТ4..), но сейчас трудно найти старые журналы. Поэтому предлагаю упрощенную схему программатора на рис.3. Он отличается от остальных тем, что у него отсутствует формирователь длительности импульса записи. Экспериментально установлено, что если микросхема программируется, то достаточно кратковременного нажатия на кнопку записи. Не программируемых микросхем 0,1 процент, но это не мало, если учесть, что из трех первых микросхем у меня две оказались бракованными (счастливчик!). Если за два – три раза адрес не программируется, увеличте напряжение программирования до15 вольт. Если и это не помогает, то лучше больше не жать кнопку, а сменить микросхему. Адрес записываемой ячейки устанавливается тумблерами. Контроль прожигания перемычки осуществляется свечением светодиода. Неплохо проверить микросхему перед программированием по всем необходимым адресам на наличие нулей. При одном и том же адресе галетным переключателем выбираем ячейку программирования ту, в которую надо записать “1”. Всю схему можно собрать навесным монтажом около панельки на 16 выводов. После программирования микросхему рекомендуют прожарить 12 часов при 50 градусах (Положите на батарею), затем проверьте записанную информацию. При необходимости повторите запись в востановившиеся ячейки.
Разметка лимба в коде Грея для точности 5 градусов дана на рис.4, а для точности 1 градус дан фрагмент на рис.5.
Ради справедливости надо заметить, что код Грея для числа 360 тоже будет иметь погрешности во втором разряде при переходе через ноль. Поэтому я предлагаю модифицированный мною код Грея.
|
3
|
||||||||||
|
2
|
||||||||||
|
1
|
||||||||||
|
0
|
||||||||||
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
В данном случае переход от пятерки к нулю будет однозначным. Переход же от одной цифры к другой будет отличаться изменением только одного разряда, что исключает неоднозначность считывания. Предлагаемый код желательно применить для второго цифрового разряда. Программирование микросхемы и нанесение кода на лимб предлагаю выполнить самостоятельно. В качестве домашнего задания.
Существенно повысить точность позиционирования можно за счет применения в оптопаре оптического волокна. Малый диаметр волокон даст возможность разрешения штрихов до единиц угловых минут при диаметре лимба около 300 мм. Нанесение таких штрихов возможно выполнить фотоспособом или на фотопленке (как в принтерах).
Есть еще один простой способ увеличить точность позиционирования. Использовать мышку от компъютера. Убрать одно координатное колесо, а на второе закрепить круг с резиновым диском (например от вертушки грампластинок или колесо от детского автомобиля). На выходе достаточно поставить реверсивный счетчик и индикатор.
Эти способы я не пробовал по причине “присутствия отсутствия”. Надеюсь, в следующей статье дать более подробное описание своих экспериментов с “мышкой”.
Схемы в ЗИПе (104 Кб) можно скачать здесь.
Н.Заец.
Рис.4
Рис. 5
