Гетеродины и задающие генераторы современных приемников и радиолюбительских трансиверов сегодня все чаще делают на основе синтезаторов частоты с микроконтроллерным управлением. Однако настраивать такой приемник на станцию, набирая значение частоты на клавиатуре, очень неудобно, а для плавной перестройки (точнее, дискретной с очень мелким шагом, имитирующей обычную аналоговую) необходим точный преобразователь угла поворота ручки настройки в цифровой код — так называемый валкодер.

Стоимость этого прецизионного устройства нередко превосходит цену всех остальных деталей синтезатора вместе взятых. Тем не менее, радиолюбителю из Германии Steffen Braun, DJ5AM удалось из деталей неисправной компьютерной "мыши" изготовить простой и дешевый, но вполне подходящий для любительского применения валкодер [1].

 

Рис.1 .

Вращательное движение шара компьютерной мыши внутри нее воспринимают два оптоэлектронных датчика угла поворота. Генерируемые ими импульсы поступают в компьютер, обрабатываются им и управляют перемещением курсора относительно осей X и Y экрана монитора. Основной принцип — преобразование угла поворота в число импульсов вполне подходит для валкодера, к тому же каждый из датчиков "мыши" снабжен двумя соответствующим образом расположенными чувствительными элементами, что позволяет определить не только угол, но и направление поворота.

Приступая к работе, необходимо вскрыть корпус "мыши" и убедиться, что пластмассовый подшипник, в котором вращается вал датчика, находится между контактирующей с обрезиненным шаром утолщенной частью вала и диском с прорезями. У многих "мышей" это не так — вал укреплен в двух подшипниках, расположенных по его концам. Такая конструкция для наших целей непригодна. Утолщенная часть (головка) вала диаметром приблизительно 4 мм должна быть достаточно длинной для установки ручки настройки. Расстояние от головки до диска должно быть не менее 15 мм.

Из "мыши" извлекают детали одного из двух имеющихся в ней датчиков: диск с прорезями и его вал вместе с пластмассовой втулкой-подшипником, выпиливают лобзиком часть печатной платы с двумя оптопарами (каждая из них — находящиеся друг против друга излучающий диод ИК-диапазона и воспринимающий его излучение фототранзистор). Нужные детали показаны на рис. 1, о сохранности остальных можно не беспокоиться.

Для крепления валкодера к передней панели приемника или трансивера потребуется еще одна деталь — алюминиевая втулка с наружной резьбой и гайкой от переменного резистора. В отверстие втулки пропускают вал датчика. Возможно для этой операции пластмассовый подшибник в котором крепится вал, придется обточить напильником, а алюминиевую втулку — укоротить, чтобы на выступающую из нее головку вала можно было насадить ручку настройки.

Выпаивать оптопары из печатной платы "мыши" не следует, чтобы не повредить их. Отделенную от платы часть с оптопарами крепят эпоксидным клеем или другим способом к втулке-подшипнику таким образом, чтобы оптопары заняли прежнее положение относительно диска. До окончательного затвердевания клея следует убедиться, что диск легко вращается.

Излучающие диоды и фототранзисторы "мыши" внешне очень схожи. Различить их можно, проследив печатные проводники на плате. Излучатели обычно соединены последовательно. Эту цепь необходимо сохранить и подключить ее через гасящий резистор к источнику питания. Номинал резистора выбирают исходя из тока через диоды не более 5 мА. Чаще всего подходит 1 кОм.

Далее выводы омметра, установленного на предел измерения 100 кОм, подключают к коллектору и эмиттеру одного из фототранзисторов и, медленно вращая диск, убеждаются, что показания прибора резко уменьшаются при каждом освещении фототранзистора излучающим диодом через прорезь в диске.

Если это не так, возможно, выводы коллектора и эмиттера определены неправильно и полярность подключения к ним омметра нужно изменить.

На результат может повлиять и слишком яркое внешнее освещение, поэтому работу следует выполнять в тени. Таким же образом проверяют фототранзистор второй оптопары.

Рис.2.

Схема электронной части валкодера показана на рис. 2. Микросхемы DD1 и DD2 имеют отечественные аналоги: 4093 - К561ТЛ1, 4013 - К561ТМ2.

Импульсы с коллекторов фототранзисторов BL1, BL2 поступают на входы формирователей — триггеров Шмитта DD1.1 и DD1.2 и далее - на входы С и D триггера DD2.1.

Так как в зависимости от направления вращения вала изменяется очередность прихода импульсов на входы триггера, последний устанавливается в одно из двух устойчивых состояний.

Соответствие между логическим уровнем на выходе триггера и направлением вращения определяют экспериментально. Импульсы с выхода элемента DD1.1 служат счетными — их число пропорционально углу поворота вала.

Рис.3.

Микросхемы DD1, DD2 и прочие элементы соединяют согласно схеме жесткими проводами и выводами, всю сборку приклеивают к механическим узлам валкодера.

Внешний вид этой конструкции показан на рис. 3. Если валкодер послужит частью более сложного изделия, микросхемы DD1 и DD2 могут быть установлены на его печатной плате.

Steffen Braun (DJ5AM)

Литература:

1. Braun S. "Aus die Maus": Inkrementale Drehgeber — einfach realisiert. — Funkamateur, 2002, № 4, S. 362, 363.

2. Долгий А. "Мышь": Что внутри и чем питается. — Радио, 1996, № 9, с. 28—30.

Материал подготовил Ю. Погребан (UA9XEX).