Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
P R O J E K T Y
Myszka komputerowa dla
osób niepełnosprawnych,
część 1
AVT-862
Przedstawione poniłej
urządzenie ma dośĘ
nietypową konstrukcj�.
Zawiera dwa nowoczesne
Czy wykorzystanie tak zaawan- padk�w, to ludzie młodzi mający
akcelerometry i czujnik
sowanych technologii jest koniecz- przed sobą wiele lat łycia i to
ciśnienia z precyzyjnym ne do budowy tytułowej myszki łycia, kt�re wcale nie musi byĘ
komputerowej? Tak, jeśli załoły- wegetacją.
przetwornikiem analogowo-
my, łe myszka ma umołliwiaĘ Radio, telewizja, telefonia sta-
cyfrowym. Sygnały z tych
dost�p do komputera osobie, kt�ra cjonarna, a ostatnio kom�rkowa,
sensor�w przetwarza szybki
mołe pracowaĘ tylko głową. I to komputery i Internet - to wszys-
procesor o architekturze RISC.
dosłownie. Opisane poniłej urzą- tko ma słułyĘ zaspokajaniu na-
To wszystko słuły...
dzenie jest bowiem przeznaczone szych potrzeb. Wiele osiągni�Ę
przesuwaniu kursora na
dla os�b z niedowładem rąk i n�g. techniki jest dla nas, ludzi zdro-
ekranie komputera.
Zdarza si�, łe takie schorzenia są wych, tylko kolejnym udogod-
wynikiem choroby i z tym musi- nieniem. Dla os�b niepełno-
my si� pogodziĘ. Niestety, cz�sto sprawnych niekt�re z tych
wiąłe si� to z urazami, kt�re medi�w mogą staĘ si� prawdzi-
powstają w czasie wypadk�w ko- wym dobrodziejstwem. Ktoś, kto
munikacyjnych lub lekkomyślnych nie sp�dził całych miesi�cy unie-
zabaw na przykład nad wodą. ruchomiony w ł�łku, gdzie jedy-
Wiele, zbyt wiele ofiar tych wy- ną dost�pną rozrywką jest ksiął-
ka lub ogłupiająca telewizja, nie
jest w stanie wyobraziĘ sobie,
a=0
czym dla osoby sparaliłowanej,
mołe staĘ si� komputer i dost�p
g
do Internetu. Nie, nie tylko
k k
�r�dłem rozrywki. Na interneto-
a
a
a = g * sin(k)
g
wych grupach dyskusyjnych taka
g
osoba mołe rozmawiaĘ. Strony
www są niewyczerpanym �r�d-
Rys. 1. Wpływ przechyłu na wartość
łem wiedzy. Dzi�ki telepracy,
przyspieszenia ziemskiego widzianego przez
akcelerometr. osoba niepełnosprawna mołe
Elektronika Praktyczna 4/2000
50
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
Rys. 2. Schemat elektryczny myszki.
znale�Ę zatrudnienie. Nie twier- nia zazwyczaj widzicie siebie jako myszka jest widziana przez kom-
dz�, łe to wszystko jest łatwe, ich przyszłych ułytkownik�w. Nie puter jako standardowa myszka
ale jestem przekonany, łe to jest sądz�, aby wśr�d Czytelnik�w EP pracująca w systemie Microsoft
mołliwe. znalazło si� wiele os�b dotkni�- Serial Mouse. Dzi�ki temu nie
Do pokonania istniejących ba- tych tetraplegią. Natomiast nie wymaga specjalnych sterowni-
rier nie zawsze są potrzebne mam wątpliwości, łe niekt�rzy k�w i pracuje poprawnie w śro-
marmurowe podjazdy dla w�zk�w z Was znają osoby, kt�rym mysz- dowisku graficznym Windows
inwalidzkich. Czasem wystarczą ka mogłaby si� przydaĘ. i programach działających w sys-
niepozorne rzeczy. Mam nadziej�, Ze skruchą musz� przyznaĘ, łe temie DOS.
łe przedstawiona myszka stanie przez te kilka lat odkąd mam Elektronika myszki mieści si�
si� dla kogoś takim pomocnym okazj� pisywaĘ dla Elektroniki w niewielkiej obudowie wielkoś-
drobiazgiem. Praktycznej, nie zaprojektowałem ci paczki papieros�w. Do popra-
Na początek proponuj� prosty ładnego układu z myślą o oso- wnej pracy konieczne jest
eksperyment, kt�ry uzmysłowi bach niepełnosprawnych. Niewiel- umieszczenie myszki na głowie
nam, na jakie problemy napoty- ką pociechą jest fakt, łe z czys- osoby obsługującej. Przechylanie
kają osoby z niedowładem rąk. tym sumieniem m�głbym grzmot- głowy do przodu i do tyłu po-
Usiąd� sobie wygodnie przed nąĘ w pierś prawie całe grono woduje na ekranie przemieszcza-
komputerem, dłonie poł�ł na ko- redakcyjne. Oszcz�dziłbym jedy- nie kursora na d�ł i do g�ry.
lanach. Teraz napisz na kompu- nie Jurka Szczesiula, kt�ry stwo- Analogiczne ruchy głowy w lewo
terze swoje imi�. Gdzie te łapy? rzył program klawiatury wirtual- i prawo powodują zmian� pozy-
Z powrotem na kolana! Mołesz nej. Program ten zostanie przed- cji kursora w osi X.
wziąĘ w usta oł�wek i spr�bowaĘ stawiony w jednym z kolejnych Wyszedłem z załołenia, łe pro-
za jego pomocą naciskaĘ klawisze. numer�w EP. W skr�cie powiem jektowana myszka powinna umoł-
Jeśli nie znajdziesz na biurku tylko, łe dzi�ki programowi wir- liwiĘ prac� osobie całkowicie spa-
oł�wka, pozostaje pisanie nosem. tualnej klawiatury mołna, posłu- raliłowanej, kt�ra mołe poruszaĘ
To nie jest łart. Gdy juł si� gując si� jedynie myszką, szybko jedynie głową. Dlatego myszka
podpiszesz, spr�buj poruszyĘ i wygodnie wpisywaĘ teksty do jest zaopatrzona w czujnik pneu-
myszką i kliknąĘ! Ci�łko, nie- komputera. A jeśli do komputera matyczny z ustnikiem. Dmuchni�-
prawdał? A teraz pomyśl, łe i tak b�dzie podłączona opracowana cie w rurk� jest widziane przez
jesteś w dobrej sytuacji, bo poru- przeze mnie myszka, to naprawd� komputer jako naciśni�cie lewego
szasz swobodnie tułowiem, czego wystarczy do tego tylko zdolnośĘ klawisza myszy. Zassanie powiet-
osoby sparaliłowane zwykle robiĘ do wykonywania niewielkich rza odpowiada naciśni�ciu prawe-
nie mogą. przechył�w głowy oraz umiej�t- go klawisza.
Konstruując urządzenie, staram nośĘ dmuchni�cia i zassania po- Niezalełnie od tego, do myszki
si� myśleĘ o przyszłym ułytkow- wietrza przez ustnik. mołna podłączyĘ dwa dodatkowe
niku, o jego potrzebach i mołli- Najwałniejsze parametry wyłączniki. Dzi�ki temu do nacis-
wościach. Wy, drodzy Czytelnicy, myszki przedstawiono w tab. 1. kania klawiszy mołna wykorzys-
budując r�łnego rodzaju urządze- Przyjrzyjmy si� im bliłej. Nasza taĘ ruchy np. władnego palca.
Elektronika Praktyczna 4/2000
51
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
szany przez kr�cenie głowy w le- Akcelerometry zawarte w ukła-
Tab. 1. Podstawowe parametry myszki.
wo i w prawo. Pochylanie głowy dzie ADXL202 mogą mierzyĘ przy-
praca w standardzie MS-MOUSE;
do tyłu i do przodu miało prze- spieszenia w zakresie ą2g. Czu-
zmiana pozycji kursora przez przechylanie
suwaĘ kursor odpowiednio w g�r� łośĘ przetwarzania jest stała i wy-
głowy;
przełącznik pneumatyczny:
i w d�ł. nosi 12,5%/g z tolerancją ą2,5%.
' dmuchnięcie - klawisz lewy;
W pierwszym odruchu zamie- Oznacza to, łe wsp�łczynnik wy-
' zassanie - klawisz prawy;
rzałem skonstruowaĘ myszk� pełnienia prostokątnego przebiegu
możliwość podłączenia dodatkowych
w oparciu o łyroskopy. Znalaz- wyjściowego zmienia si� o około
wyłączników;
zasilanie z portu szeregowego; łem nawet miniaturowe łyrosko- 12,5% przy zmianie przyspiesze-
pobór prądu około 6mA.
py elektromagnetyczne, kt�re do nia o 9,81m/s2.
działania wykorzystują efekt Co- Przy idealnie poziomym usta-
riolisa. Firma Gyration (www.gy- wieniu akcelerometru, przyspie-
Mołliwości adaptacji jest wiele ration.com) zmieściła dwa takie szenie ziemskie przez niego mie-
i kilka propozycji zostanie przed- łyroskopy w obudowie o wymia- rzone wynosi zero. Przy odchy-
stawionych na ko�cu artykułu. rach 25x25x20mm. Byłem zde- leniu przyrządu od poziomu
Niewielki pob�r prądu umoł- cydowany zastosowaĘ te cieka- o określony kąt, mierzona wartośĘ
liwia zasilanie myszki z portu we elementy, niestety, nie do przyspieszenia b�dzie rosnąĘ
szeregowego. Takie rozwiązanie pokonania okazała si� bariera zgodnie z wartością sinusa kąta
jest wygodne i powszechnie sto- cenowa. Dodatkowo zniech�cała odchylenia. Ilustruje to rys. 1. Dla
sowane. mnie koniecznośĘ stosowania 90 stopni sinus osiąga wartośĘ
specjalizowanych układ�w do jeden i w takim przypadku mie-
Załołenia projektu odczytywania sygnał�w wyjścio- rzone przyspieszenie wyniesie 1g.
Jak zwykle w takich przypad- wych. Teraz wyobra�my sobie akce-
kach, proces konstruowania roz- Potem wymyśliłem, łeby do lerometr lełący na głowie. Gdy
począłem od przeglądu urządze� mierzenia pochylenia głowy w kie- trzymamy głow� prosto, akcelero-
oferowanych na rynku i spełnia- runku prz�d-tył wykorzystaĘ czuj- metr leły w przybliłeniu pozio-
jących podobne funkcje. Mimo nik przyspieszenia pracujący jako mo. Przechylając głow� powodu-
dośĘ intensywnych poszukiwa� poziomnica (patrz EP9/99). Teraz jemy odchylenie czujnika od po-
nie udało mi si� znale�Ę zbyt pozostało juł tylko wykrywanie ziomu w jedną lub drugą stron�.
wielu gotowych rozwiąza�. kr�cenia głową. Potencjalnie na- Bez wi�kszych trudności mołna
W jednym z najciekawszych, dawałby si� do tego czujnik pola przechyliĘ głow� na boki o 45
jakie znalazłem, zastosowano re- magnetycznego. Wymaga on jed- stopni, a w prz�d i w tył nawet
flektor oświetlający twarz osoby nak oddalenia od �r�deł zakł�ce� wi�cej. Tyle tylko, łe przy tak
siedzącej przed monitorem świat- elektromagnetycznych i precyzyj- dułych odchyleniach trudno ob-
łem z zakresu podczerwieni. Ob- nego wypoziomowania. Okolice serwowaĘ ekran monitora. Dlatego
raz z umieszczonej obok miniatu- komputera trudno nazwaĘ obsza- niezb�dne przechylenie głowy po-
rowej kamery był przeszukiwany rem o niskim poziomie zakł�ce�, winno byĘ mniejsze od 30 stopni
pod kątem najjaśniejszego punktu. a poziomowanie trudno pogodziĘ w kałdym kierunku.
Ruchy tego punktu były przeno- z koniecznością pochylania gło- Uwzgl�dniając teraz fakt, łe
szone na kursor. Wielką zaletą wy. odchylenie nast�puje w obie stro-
takiego rozwiązania jest to, łe W sumie musiałem zrezygno- ny, mierzona wartośĘ przyspiesze-
operator nie jest w ładen spos�b waĘ z wykrywania kr�cenia gło- nia b�dzie si� zmieniaĘ od -0,5g
�uwiązany� do komputera. Wy- wą, kt�re wydawało si� bardziej do +0,5g. Sumaryczna zmiana
starczy umieściĘ gdzieś na twarzy naturalne, na rzecz przechylania, przyspieszenia o 1g skutkuje zmia-
niewielką, odblaskową naklejk�. kt�re jest łatwiejsze do mierzenia. ną wsp�łczynnika wypełnienia
Wi�cej szczeg�ł�w na temat tego Dzi�ki przyj�ciu takiego rozwiąza- sygnału wyjściowego o 12,5%.
rozwiązania mołna znale�Ę na nia, mogłem w obu płaszczyznach Przy okresie sygnału wyjściowego
internetowej stronie www.orin.- zastosowaĘ stosunkowo tanie ak- ustalonym na 10,4ms, moment
com/access/headmouse. celerometry. zmiany stanu na wyjściu PWM
Pozostałe rozwiązania bazowa- M�j wyb�r padł na układ przesunie si� o 1,3ms.
ły na miniaturowych łyroskopach ADXL202 firmy Analog Devices. Wiemy juł, o ile zmieni si�
i bardziej przypominały hełmy do W ceramicznej, 14-n�łkowej obu- czas impulsu wyjściowego. Przy-
oglądania wirtualnej rzeczywistoś- dowie do montału powierzchnio- szła pora na określenie, ilu pun-
ci, nił proste urządzenia wskazu- wego, znajdują si� dwa ustawione ktom na ekranie powinno to od-
jące. Wyjątkiem była bezprzewo- prostopadle akcelerometry. Układ powiadaĘ. RozdzielczośĘ standar-
dowa gyro-mouse, kt�rą mołna wymaga do pracy niewielu ele- dowych kart graficznych wynosi
obejrzeĘ na stronie www.advan- ment�w zewn�trznych, a dzi�ki obecnie od 640x480 do 1024x768
cedperipheral.com/gyro.htm. wyjściom PWM doskonale nadaje punkt�w. Myszka powinna mieĘ
Cechą wsp�lną gotowych roz- si� do wsp�łpracy z mikrokontro- jednak nieco wi�kszą czułośĘ. Juł
wiąza� jest nieproporcjonalnie wy- lerem. Dodatkową zaletą jest stan- wyjaśniam dlaczego.
soka cena, cz�stokroĘ przekracza- dardowe zasilanie (4,75..5,25V) PrzypuśĘmy, łe podchodzimy
jąca cen� dobrej klasy komputera. i niewielki pob�r prądu (<1mA). do komputera. Pierwsze co robi-
Początkowo załołyłem, łe ruch Jednym słowem wymarzony ele- my, to szukamy kursora na ek-
kursora w poziomie b�dzie wymu- ment do naszej myszki. ranie. Okazuje si�, łe jest przy
Elektronika Praktyczna 4/2000
52
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
prawej kraw�dzi ekranu. Przesu- To zadecydowało o wyborze dardowy typ. W dodatku elemen-
wamy myszk� w lewo. Gdy pod- procesora AT90S2313 z rodziny ty te są zazwyczaj dułe, bo
kładka si� sko�czy, podnosimy AVR firmy Atmel. Przebieg tak- przeznaczone do pracy przy
myszk� do g�ry, przenosimy tujący wewn�trzne liczniki w tym znacznym obciąłeniu i pod napi�-
w prawo, kładziemy na podkładce procesorze mołe mieĘ cz�stotli- ciem 220V.
i znowu przesuwamy w lewo. Te wośĘ r�wną cz�stotliwości rezo- Ostatecznie zdecydowałem si�
czynności powtarzamy tak długo, natora kwarcowego, czyli wystar- na zastosowanie czujnika ciśnie-
ał kursor znajdzie si� tam, gdzie czy taktowanie procesora kwar- nia MPX10DP firmy Motorola.
powinien. cem o cz�stotliwości 1MHz. Dla- Daje on wprawdzie sygnał wyj-
A teraz wyobra�my sobie, łe czego ta cz�stotliwośĘ ostatecznie ściowy na poziomie pojedyn-
nie mołemy odrywaĘ myszki od wzrosła do 3,58MHz, wyjaśni� czych miliwolt�w, jest nieskom-
podłoła i mamy ograniczone pole p��niej. pensowany napi�ciowo i termicz-
do jej przesuwania. Takie warun- Gdy juł miałem akcelerometry nie, za to jest najta�szy spośr�d
ki dośĘ dobrze ilustrują sytuacj� i procesor, zabrałem si� za poszu- całej rodziny czujnik�w i nadaje
przy posługiwaniu si� myszką kiwanie przełącznik�w ciśnienio- si� do mierzenia nad- i podciś-
nagłowną. Zał�łmy, łe kursor wych. W tym momencie natrafi- nienia. Dodatkowo producent
znowu jest po prawej stronie łem na nadspodziewanie wiele wypełnia wn�trze czujnika łe-
ekranu, a myszka jak na złośĘ problem�w. Z dmuchania w ma- lem silikonowym, dzi�ki czemu
z lewej strony pola. Co robimy? nometr ciśnieniomierza lekarskie- jest on w dułym stopniu odpor-
Przesuwamy myszk� w prawo. go wiedziałem juł, łe potrzebuj� ny na wilgoĘ zawartą w powiet-
Wkr�tce kursor, nie mogąc wyje- przełącznik�w o czułości rz�du rzu.
chaĘ dalej �oprze� si� o prawą 15mmHg (2kPa). Okazało si�, łe Koniecznym uzupełnieniem te-
kraw�d� ekranu. Przesuwamy łatwiej znale�Ę wyłączniki na za- go czujnika jest przetwornik ana-
myszk� jeszcze troch�, ał dotrze- kres megapascali. W dodatku po- logowo-cyfrowy. W tej roli zasto-
my do prawej kraw�dzi podkład- trzebowałem przełącznik�w r�łni- sowałem bardzo ciekawy układ
ki. Teraz wracamy myszką na cowych, w kt�rych zamkni�cie ze- UTI firmy Smartec. Nietypowe
środek pola. Taki sam ruch wy- styku nast�puje pod wpływem oznaczenie układu wynika chyba
kona kursor ustawiając si� na nadciśnienia (dmuchni�cie) lub z faktu, łe Smartec produkuje tak
środku ekranu. I o to nam chodzi- podciśnienia (zassanie). Najblił- mały asortyment układ�w, łe nie
ło. sze spełnieniu tych warunk�w ma potrzeby ich numerowaĘ. Są
Aby jednak coś takiego było były niewielkie hydrostaty stoso- wśr�d nich dośĘ popularne czuj-
mołliwe, konieczny jest pewien wane w sprz�cie AGD, np. w pral- niki temperatury typu SMT160-30
zapas rozdzielczości. Wst�pnie za- kach i ekspresach do kawy. Tu i mniej znane czujniki wilgotności
łołyłem, łe czułośĘ myszki po- jednak trudno znale�Ę jakiś stan- wzgl�dnej SMT-RH05.
winna wynosiĘ około 1300 pun-
kt�w przy pełnym zakresie odchy-
E E E
lenia głowy.
Przeanalizujmy teraz, jaki to
A A A
ma wpływ na konstrukcj� myszki.
Przebieg PWM najłatwiej zdeko-
B B B
dowaĘ zliczając za pomocą wew-
n�trznych timer�w mikrokontrole-
ra czas trwania stanu niskiego
C C C
i wysokiego. Ustaliliśmy juł, łe
czas trwania tych stan�w zmieni
D D D
si� o 1,3ms. Dla uzyskania zało-
łonej czułości wewn�trzny timer
F F F
procesora powinien w tym czasie
zliczyĘ przynajmniej 1300 impul-
s�w. Wynika z tego, łe cz�stotli-
wośĘ taktująca timer powinna
E E E
wynosiĘ około 1MHz. W proceso-
rach rodziny MCS-51, a początko-
A B
wo chciałem zastosowaĘ
C
AT89C2051, najwyłsza cz�stotli-
D
wośĘ taktująca wynosi 1/12 cz�s-
C
C
totliwości kwarcu. Oznacza to
D
koniecznośĘ taktowania procesora
przebiegiem o cz�stotliwości
A
12MHz. W takich warunkach
B D
�mały atmelek� pobiera około
B
10mA, a to juł za duło jak na
F F F
układ, kt�ry ma byĘ zasilany
z portu szeregowego komputera.
Rys. 3. Sposoby podłączania różnych czujników do UTI.
Elektronika Praktyczna 4/2000
53
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
Rezystor R8 ustala okres syg- nika mołna podłączaĘ najr�ł-
nału wyjściowego w obu kana- niejsze czujniki: pojemnościowe,
łach. Przy wartości 1,3M&! okres rezystory platynowe, termistory,
sygnału wyjściowego wynosi oko- mostki rezystancyjne lub po
Toff Tab Tcd ło 10,4ms. Wyjścia akceleromet- prostu potencjometry. Przykłado-
r�w 9 i 10 (U2) są połączone we sposoby podłączenia czujni-
Rys. 4. Przebieg na wyjściu układu
bezpośrednio z wejściami INT0 k�w przedstawiono na rys. 3.
UTI.
(6) i INT1 (7) procesora (U1). Układ posiada jedno wyjście, na
Opis układu Drugi blok to czujnik ciśnienia kt�rym pojawia si� kilkufazowy
Schemat elektryczny myszki S1 z przetwornikiem analogowo- przebieg umołliwiający kontrole-
znajduje si� na rys. 2. Mołna na cyfrowym U3. Konstrukcja sensora rowi autokalibracj� i pomiar.
nim wyr�łniĘ pi�Ę blok�w: opiera si� na klasycznym mostku Dzi�ki temu rozdzielczośĘ i li-
- czujnik przechyłu (U2), rezystancyjnym o stopniu niezr�w- niowośĘ pomiaru jest na pozio-
- czujnik dmuchni�cia (S1) z prze- nowałenia zalełnym od przyłoło- mie 12 bit�w.
twornikiem (U3), nego ciśnienia. Czujnik jest wypo- W naszej myszce układ UTI
- procesor sterujący (U1), sałony w dwa kr�Ęce, z kt�rych pracuje w trybie pomiaru mostka
- interfejs we/wy (T1), pierwszy doprowadza medium do rezystancyjnego o niezr�wnowałe-
- zasilacz stabilizowany (U4). komory z jednej strony membrany niu mniejszym nił ą4%. Czas
Czujnik przechyłu zrealizowa- czujnikowej, a drugi do komory pomiaru wynosi około 12ms. Przy
łem na układzie ADXL202. Jak z drugiej strony membrany. takich ustawieniach na wyjściu
wcześniej wspomniałem, układ ten Rezystancja mostka widziana pojawia si� tr�jfazowy przebieg
zawiera dwa akcelerometry obr�- od strony zasilania wynosi około (rys. 4), w kt�rym czas pierwszej
cone o kąt 90 stopni. Do popra- 500&!. Przy zasilaniu z +5V czuj- fazy Toff umołliwia pomiar offse-
wnej pracy układ potrzebuje nik pobierałby 10mA, a to sta- tu toru pomiarowego, czas drugiej
dw�ch kondensator�w filtrujących nowczo za duło. Konieczne było fazy Tab określa wartośĘ napi�cia
C8 i C9 oraz rezystora ustalające- zatem znalezienie sposobu na ob- zasilającego mostek pomiarowy,
go R8. niłenie pobieranej mocy. Mołna a czas trzeciej fazy Tcd odpowia-
Kondensatory filtrujące deter- to zrobiĘ przez obniłenie napi�cia da napi�ciu wyjściowemu mostka.
minują czas odpowiedzi czujni- zasilającego mostek. Wadą takiego Znając te trzy czasy, mołna pre-
k�w przyspieszenia. C8 filtruje rozwiązania jest zmniejszanie i tak cyzyjnie obliczyĘ stopie� niezr�w-
sygnał akcelerometru w jednej osi, juł małego sygnału wyjściowego nowałenia mostka.
podczas gdy C9 robi to samo czujnika. Tu ujawniły si� kolejne Sercem myszki, i to szybko
w drugiej osi. Minimalna pojem- zalety zastosowanego przetworni- bijącym, jest mikrokontroler
nośĘ tych kondensator�w wynosi ka UTI. Ustawienie wejścia \PD AT90S2313 taktowany sygnałem
1nF. Przy takiej pojemności ak- (11, U3) w stan niski powoduje o cz�stotliwości 3,58MHz. Cz�sto-
celerometry mogą wykrywaĘ drga- nie tylko uśpienie przetwornika tliwośĘ przebiegu zegarowego jest
nia o cz�stotliwości 5kHz. W na- i zmniejszenie pobieranego prze- ustalana rezonatorem kwarcowym
szej aplikacji wystarczy czas re- ze� prądu, ale r�wnieł wyłącze- Q1 z towarzyszącymi kondensato-
akcji rz�du dziesiątych cz�ści se- nie zasilania sensora! Usypianiem rami C1 i C2. Ten typ procesora
kundy. Trudno bowiem sobie wy- przetwornika steruje mikrokontro- posiada 2KB pami�ci programu,
obraziĘ, aby ktoś m�gł poruszaĘ ler za pomocą wyjścia PB3 (15, 128 bajt�w pami�ci RAM i tyle
głową szybciej. Ograniczając pas- U1) Rezystor R7 wymusza niski samo pami�ci EEPROM.
mo przenoszenia czujnik�w do stan na tej linii zaraz po poja- Opr�cz wspomnianych wcześ-
5Hz, zmniejszamy poziom szu- wieniu si� napi�cia zasilającego niej sygnał�w z akcelerometr�w
m�w w sygnale wyjściowym. Przy i przez cały czas trwania impulsu i przetwornika UTI, do procesora
wartości 1�F wartośĘ szczytowa zerującego procesor. wchodzą jeszcze dwie linie syg-
szum�w nie powinna przekroczyĘ Czujnik S1 jest zasilany z ukła- nałowe. Zwarcie przewod�w na
8mg (g - przyspieszenie ziemskie). du UTI (U3) napi�ciem o prze- złączu Z1 jest r�wnoznaczne z na-
Ma to bardzo istotne znaczenie biegu prostokątnym wyst�pującym ciśni�ciem lewego klawisza mysz-
dla stabilności połołenia kursora na wyjściach E-F. Rzeczywista ki. Aby zasymulowaĘ naciśni�cie
na ekranie. Przy zmianie mierzo- wartośĘ napi�cia zasilającego mos- prawego klawisza, naleły zewrzeĘ
nego przyspieszenia w granicach tek jest mierzona na wejściach A- wyprowadzenia złącza Z6. Wej-
1g i rozdzielczości rz�du 1000 B. Takie rozwiązanie umołliwia ścia PB4 (16) i PB2 (14), kt�rymi
punkt�w, jeden piksel odpowiada prowadzenie pomiar�w linią czte- procesor (U1) czyta stan tych
1mg. Poziom szum�w na pozio- roprzewodową i znaczne oddale- linii, są programowo ustawione
mie 8mg oznacza nieprzewidywal- nie sensora od przetwornika. jako wejścia z wewn�trznym pod-
ne ruchy kursora o 8 pikseli. Dal- Właściwe napi�cie niezr�wnowa- ciągni�ciem do plusa zasilania.
sze zwi�kszanie pojemności kon- łenia wchodzi na wejścia C-D. Rezystory R1 i R2 zabezpieczają
densator�w C8 i C9 nie powoduje Wyjście przetwornika jest pod- w pewnym stopniu te wejścia przy
juł znaczącego zmniejszenia szu- łączone do pinu PD6 (11, U1). nie do ko�ca przemyślanych eks-
m�w. Lepsze efekty mołna uzys- Nazwa UTI jest skr�tem od perymentach.
kaĘ na drodze programowej, ale Universal Transducer Interface Naciśni�cie wyłącznika W1 -
o tym pom�wimy w cz�ści po- i musz� przyznaĘ, łe nazwa nie �USTAW� zwiera do masy wejście
świ�conej oprogramowaniu. jest na wyrost. Do tego przetwor- PD5 (9, U1). Przycisk ten słuły do
Elektronika Praktyczna 4/2000
54
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
zerowania czujnika ciśnienia. Kie- łą rezystancją wyjściową, dlatego densatora nie powinna byĘ mniej-
dy i po co naleły go nacisnąĘ, nie ma potrzeby stosowania rezys- sza od 100�F.
dowiemy si� w cz�ści poświ�conej tor�w wyr�wnujących prąd pobie- Tomasz Gumny, AVT
uruchamianiu myszki. rany z obu linii. [e-mail]
Komunikacj� z komputerem za- Podane wcześniej napi�cia na
pewniają myszce dwie linie. Kom- wyjściach portu RS232C są war- "Dzi�kuj� firmie ALFINE z Poz-
puter, wystawiając na chwil� (oko- tościami nominalnymi. Juł przy nania za udost�pnienie układ�w
ło 100ms) jedynk� logiczną (-12V) niewielkim obciąłeniu napi�cie ADXL202 /Analog Devices/ i fir-
na wyjściu RTS (Z7), łąda od spada do około ą10V. W kompu- mie UNIPROD-COMPONENTS
myszki nadania komunikatu iden- terach, kt�re sprawdzałem, przy z Gliwic za pr�bki układ�w UTI
tyfikującego. Sygnał ten przez re- obciąłeniu rz�du 8mA napi�cie /Smartec/" - to zdanie napisałem
zystor R3 trafia na diody D4, D5 nie spadało poniłej ą8V. Mniej posługując si� opisaną w artykule
ograniczające jego amplitud�. Tak wi�cej takiego napi�cia potrzebuje myszką za pomocą programu wir-
ukształtowany sygnał wchodzi na na wejściu stabilizator U4 typu tualnej klawiatury. Zaj�ło mi to 13
wejście zerujące procesora \RST 78L05 do poprawnej pracy. minut i 54 sekundy, co daje
(1, U1). Jeśli teraz komputer �zdej- Wprawdzie po drodze są jeszcze średnią szybkośĘ pisania wynoszą-
mie� jedynk� i na wyjściu pojawi diody D2 i D3, ale dzi�ki zasto- cą jeden znak na 5,5 sekundy.
si� napi�cie +12V (oznaczające sowaniu diod Schottky'ego spadek
zero), mikroprocesor rozpocznie napi�cia na nich jest pomijalnie Dzi�kujemy Panu Bogdanowi
wykonywanie zaszytego progra- mały (0,5V). Janiakowi za pomoc w przygoto-
mu, a tam jedną z pierwszych Znacznie korzystniej byłoby za- waniu zdj�cia na naszą kwietniową
czynności jest wysłanie identyfi- stosowaĘ stabilizator typu �low- okładk� - Redakcja EP.
katora do komputera. drop�, kt�remu do poprawnej pra-
Transmisja w drugą stron� wy- cy wystarczy, łe napi�cie zasila- Wzory płytek drukowanych w for-
chodzi z procesora n�łką TXD (3, jące b�dzie o kilkaset miliwolt�w macie PDF są dost�pne w Internecie
U1) i przez dzielnik złołony z re- wyłsze od napi�cia wyjściowego. pod adresem: http://www.ep.com.pl/
zystor�w R6 i R5 wchodzi na Pierwotnie planowałem zastoso- pcb.html oraz na płycie CD-EP04/
baz� tranzystora T1. Tranzystor wanie w tym miejscu stabilizatora 2000 w katalogu PCB.
ten pełni rol� konwertera pozio- typu LM2931-5.0. DośĘ cz�sto
m�w. Gdy na wyjściu TXD pro- mołna spotkaĘ si� z opinią, łe
WYKAZ ELEMENTÓW
cesora jest niski stan logiczny, układy te są mało stabilne i po-
Rezystory
tranzystor przewodzi i na jego trafią si� wzbudzaĘ. Skutkiem
R1, R2: 1k&!/0,25W
kolektorze wyst�puje napi�cie blis- tego jest przegrzewanie elementu
R3, R4: 10k&!/0,25W
kie napi�ciu zasilania +5V. Kolek- nawet przy teoretycznie niewiel-
tor T1 jest połączony za pośred- kiej wydzielanej mocy. Zamierza- R5, R6, R7: 100k&!/0,25W
nictwem złącza Z2 z wejściem RD łem rozprawiĘ si� z tą opinią, bo R8: 1,3M&!/0,25W
portu RS232C w komputerze, za- nigdy dotąd nie miałem z nimi
Kondensatory
tem komputer odczyta taki stan problem�w. Ten typ stabilizatora
C1, C2: 22pF
jako logiczne zero. Jeśli procesor wymaga tylko nieco staranniejsze-
C3, C4, C5: 100nF/63V
U1 �wystawi� na pinie TXD je- go blokowania wyjścia. Powinno
C6, C7: 100�F/16V
dynk�, tranzystor b�dzie zatkany uływaĘ si� do tego celu konden-
C8, C9: 1�F/63V
i kolektor, a wraz z nim RD portu sator�w aluminiowych o małej
Półprzewodniki
RS232C, b�dzie na potencjale wartości ESR lub kondensator�w
D1, D2, D3, D4, D5: BAT85
-12V. To ujemne napi�cie przy- tantalowych. Ku memu rozczaro-
S1: MPX10DP
chodzi na złącze Z3 z nieaktyw- waniu okazało si�, łe układ
T1: BC558
nego w tym momencie wyjścia TD LM2931 jest dodatkowo uczulony
U1: AT90S2313-10PC (zaprogramo-
portu RS232C. Rezystor R4 ogra- na dułą rezystancj� �r�dła zasi-
wany)
nicza prąd pobierany z tego wyj- lającego. Na nic si� zdało bloko-
U2: ADXL202JQC
ścia, a dioda D1 przepuszcza tyl- wanie wyjścia i wejścia. Ostatecz-
U3: UTI
ko napi�cie o ujemnej polaryzacji. nie musiałem przeprosiĘ stary
U4: 78L05
Ostatnim blokiem myszki jest poczciwy stabilizator 78L05.
Różne
stabilizator napi�cia zasilającego. Wejście stabilizatora oraz zasi-
Q1: rezonator kwarcowy
Łr�dłem zasilania dla myszki są lanie wszystkich układ�w scalo-
3,579545MHz
dwie linie portu szeregowego: nych zablokowano kondensatora-
Z1, Z6: ARK2 do druku
RTS (Z7) i DTR (Z4). Po urucho- mi C6, C5, C4 i C3.
Z2, Z3, Z4, Z5, Z7, Z9: kołki
mieniu w komputerze programo- Wyjście stabilizatora zostało za-
lutownicze
wego sterownika myszki, na obu blokowane kondensatorem elek-
podstawka pod układ scalony
liniach wyst�puje niski stan lo- trolitycznym C7. Poprawia on od-
DIL20
giczny, co odpowiada napi�ciu powied� stabilizatora na gwałtow-
podstawka pod układ scalony
około +12V. Prąd z tych linii po ne zmiany obciąłenia. Musimy
DIL16
przejściu przez diody D2 i D3 pami�taĘ, łe myszka pobiera prąd
mikroprzełącznik do druku
wchodzi na wejście stabilizatora impulsowo, a chwilowy pob�r prą-
Gniazdo D-SUB 9pin z obudową
U4. Wyjścia portu szeregowego du mołe wynosiĘ kilkanaście mi-
charakteryzują si� stosunkowo du- liamper�w. PojemnośĘ tego kon- Kabel 5-żyłowy o długości 3m
Elektronika Praktyczna 4/2000
55