Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation

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Lokaloszillatoren und Masteroszillatoren moderner Empfänger und Amateurfunk-Transceiver werden heute häufig auf Basis von Frequenzsynthesizern mit Mikrocontroller-Steuerung hergestellt. Das Abstimmen eines solchen Empfängers auf einen Sender durch Eingeben des Frequenzwerts auf der Tastatur ist jedoch sehr umständlich, und für eine reibungslose Abstimmung (genauer gesagt diskret mit einem sehr kleinen Schritt, der einen herkömmlichen analogen simuliert) ist ein genauer Konverter des Winkels erforderlich Dazu ist eine Drehung des Abstimmknopfes in einen digitalen Code erforderlich – den sogenannten Valcoder. Die Kosten für dieses Präzisionsgerät übersteigen häufig den Preis aller anderen Teile des Synthesizers zusammen. Dennoch ist es einem Funkamateur aus Deutschland (Steffen Braun, DJ5AM) gelungen, aus den Teilen einer defekten Computermaus einen einfachen und günstigen, aber durchaus für den Amateurgebrauch geeigneten Encoder herzustellen [1].

Die Drehbewegung der darin befindlichen Computermauskugel wird von zwei optoelektronischen Drehwinkelsensoren erfasst. Die von ihnen erzeugten Impulse gelangen in den Computer, werden von diesem verarbeitet und steuern die Bewegung des Cursors relativ zur X- und Y-Achse des Bildschirms. Das Grundprinzip – die Umrechnung des Drehwinkels in die Anzahl der Impulse – ist für einen Valcoder durchaus geeignet; außerdem ist jeder der Maussensoren mit zwei entsprechend angeordneten empfindlichen Elementen ausgestattet, was es ermöglicht, nicht nur den Winkel, sondern auch zu bestimmen auch die Drehrichtung. Mehr über den Aufbau und die Funktionsweise dieser Sensoren können Sie in [2] lesen.

Bevor Sie mit der Arbeit beginnen, müssen Sie das Mausgehäuse öffnen und sicherstellen, dass sich das Kunststofflager, in dem sich die Sensorwelle dreht, zwischen dem dicken Teil der Welle, der die gummierte Kugel berührt, und der Schlitzscheibe befindet. Bei vielen Mäusen ist dies nicht der Fall – die Welle ist in zwei Lagern an ihren Enden befestigt. Dieses Design ist für unsere Zwecke ungeeignet. Der dicke Teil (Kopf) des Schafts mit einem Durchmesser von ca. 4 mm sollte lang genug sein, um den Einstellknopf aufzunehmen. Der Abstand vom Kopf zur Scheibe muss mindestens 15 mm betragen.

Aus der „Maus“ werden die Teile eines der beiden darin enthaltenen Sensoren entfernt: eine Scheibe mit Schlitzen und deren Schaft samt Kunststoffbuchsenlager, ein Teil der Leiterplatte mit zwei Optokopplern wird mit einer Stichsäge ausgeschnitten ( Jeder von ihnen ist eine einander gegenüberliegende IR-emittierende Diode und ein Fototransistor, der seine Strahlung wahrnimmt. Die notwendigen Teile sind in Abb. dargestellt. 1, Sie müssen sich keine Sorgen um die Sicherheit der anderen machen.

Um den Encoder an der Frontplatte des Empfängers oder Transceivers zu befestigen, benötigen Sie ein weiteres Teil – eine Aluminiumbuchse mit Außengewinde und eine Mutter eines variablen Widerstands. Der Sensorschaft wird durch das Loch in der Hülse geführt. Um diesen Vorgang durchzuführen, muss möglicherweise das Kunststofflager, in dem sich die Welle dreht, mit einer Feile geschärft werden und die Aluminiumbuchse muss gekürzt werden, damit der Einstellknopf am daraus hervorstehenden Schaftkopf befestigt werden kann .

Sie sollten Optokoppler nicht von der Leiterplatte der Maus entfernen, um eine Beschädigung zu vermeiden. Der von der Platine getrennte Teil mit den Optokopplern wird mit Epoxidkleber oder einer anderen Methode an der Lagerhülse befestigt, sodass die Optokoppler ihre vorherige Position relativ zur Platte einnehmen. Bevor der Schnabel endgültig aushärtet, stellen Sie sicher, dass sich die Scheibe leicht drehen lässt.

Die Sendedioden und Fototransistoren der Maus sehen optisch sehr ähnlich aus. Sie können sie unterscheiden, indem Sie die Leiterbahnen auf der Platine verfolgen. Die Emitter sind üblicherweise in Reihe geschaltet. Dieser Stromkreis muss gespeichert und über einen Löschwiderstand mit der Stromquelle verbunden werden. Der Widerstandswert wird basierend auf dem Strom durch die Dioden ausgewählt, der 5 mA nicht überschreitet. Am häufigsten ist 1 kOhm geeignet.

Als nächstes werden die Leitungen eines Ohmmeters, das auf eine Messgrenze von 100 kOhm eingestellt ist, mit dem Kollektor und Emitter eines der Fototransistoren verbunden und durch langsames Drehen der Scheibe sichergestellt, dass die Messwerte des Geräts bei jedem Einschalten des Fototransistors stark abnehmen wird von einer emittierenden Diode durch einen Schlitz in der Scheibe beleuchtet. Ist dies nicht der Fall, werden die Kollektor- und Emitteranschlüsse möglicherweise falsch identifiziert und die Polarität des daran angeschlossenen Ohmmeters muss geändert werden. Auch eine zu helle Außenbeleuchtung kann das Ergebnis beeinträchtigen, daher sollte im Schatten gearbeitet werden. Der Fototransistor des zweiten Optokopplers wird auf die gleiche Weise überprüft.

Das Schema des elektronischen Teils des Valcoders ist in Abb. 2.

Die Mikroschaltungen DD1 und DD2 haben inländische Analoga: 4093 - K561TL1, 4013 - K561TM2. Impulse von den Kollektoren der Fototransistoren BL1, BL2 werden den Eingängen der Shaper – Schmitt-Trigger DD1.1 und DD1.2 – und dann den Eingängen C und D des Triggers DD2.1 zugeführt. Da sich die Reihenfolge des Eintreffens der Impulse an den Eingängen des Triggers je nach Drehrichtung der Welle ändert, wird diese in einen von zwei stabilen Zuständen gebracht. Die Übereinstimmung zwischen dem logischen Pegel am Triggerausgang und der Drehrichtung wird experimentell ermittelt. Als Zählimpulse dienen Impulse vom Ausgang des Elements DD1.1 – ihre Anzahl ist proportional zum Drehwinkel der Welle.

Die Mikroschaltungen DD1, DD2 und andere Elemente werden gemäß dem Diagramm mit starren Drähten und Leitungen verbunden, die gesamte Baugruppe wird mit den mechanischen Komponenten des Encoders verklebt. Das Aussehen dieser Struktur ist in Abb. dargestellt. 3.

Wenn der Encoder Teil eines komplexeren Produkts ist, können die Chips DD1 und DD2 auf seiner Leiterplatte installiert werden.

Literatur

1. Braun S. „Aus die Maus“: Inkrementale Drehgeber – einfach realisiert. - Funkamateur, 2002, Nr. 4, S. 362, 363.
2. Lange A. "Maus": Was drin ist und was sie frisst. - Radio, 1996, Nr. 9, p. 28-30.

Autor: Steffen Braun, DJ5AM

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