От переводчика

Конструирование и изготовление действующего робота — довольно старая тема самодеятельного творчества. Однако в наше время слово робот наполнилось новым содержанием, а расширяющееся промышленное использование роботов и робототехнических систем выдвигает эту тематику в число интересных и важных направлений новой техники.

Создание функционирующего робота ——хороший путь самостоятельного освоения методов и средств, используемых в робототехнике. Это не только цифровая электроника и логически схемы, но и некоторые идеи физиологии и психологии.

Настоящая книга предлагает любителям самодеятельного творчества очень интересную и достаточно серьезную разработку, которая требует владения основами современной радиотехники, теории автоматического регулирования и определенными практическими навыками. Книга не является собранием радиосхем и технических инструкций по их наладке; она оставляет широкий простор для самостоятельного творчества. В переводе учтены сделанные исправления, вне* сенные в часть тиража оригинальной книги, выпущенной в 1978 г.

проф. В. С. Гурфинкелъ

Посвящается моему сыну Полю и его электронному товарищу Бастеру

Предисловие

Литература по вопросам робототехники представлена пока довольно ограниченным числом книг; еще меньше книг, подробно рассказывающих о том, как самому сделать робот в домашних условиях.

Настоящая книга рассказывает о весьма необычном роботе по имени Бастер. Этот небольшой по размерам механизм был создан специально для любителей самодеятельного творчества, которые хотят приложить руки в области техники, переживающей сейчас свой младенческий период,——в робототехнике.

Бастер ——настоящий робот. Это не игрушка и не одно из тех управляемых по радио созданий, которые действуют в .научно-популярных фильмах и с которыми мы в течение последних двух десятилетий встречаемся на экранах кино и телевидения. Бастер нечто большее чем игрушка или управляемый по радио механизм. Он ближе к живому существу. Бастер обладает основными рефлексами, собственной «волей》и даже индивидуальностью. Он не просто копирует поведение животных, а представляет собой самостоятельное существо, которое действует и реагирует в соответствии с чувствительным управляющим устройством, чутко воспринимающим изменения его внутреннего состояния и внешней обстановки.

Дать точное определение тому, что такое робот, довольно трудно. И главная трудность заключается в том, что существует много популярных заблуждений и предубеждений относительно того, каким должен быть робот. К сожалению, эти популярные представления ведут скорее к недооценке, чем к переоценке возможностей таких машин. Необходимость подвергнуть переоценке распространенные предубеждения является причиной того, что в книге электроника соседствует с философией и психологией.

Читатель безусловно найдет в книге необходимую информацию о том, как самому построить Бастер, но если он пропустит или небрежно отнесется к этим не чисто техническим рассуждениям, вряд ли он сможет охватить в целом идею его создания.

Приступая к постройке Бастера, необходимо владеть основами электроники, включая ознакомление с транзисторно-

транзисторной логикой, транзисторными усилителями й элементарными схемами управления. Для понимания и наладки некоторых сложных цепей очень важно уметь применять на практике булеву алгебру. Не менее существенно также владеть практическими навыками в электронике, в том числе умением изготовлять печатные схемы.

Создание Бастера представляет собой довольно грандиозный замысел. Однако это не значит, что систему нельзя будет запустить до ее завершения. Материал в книге изложен таким образом, что робот можно монтировать поэтапно, обогащая на каждом этапе поведение Бастера все новыми и новыми характеристиками. Так, вы можете выполнить только половину работы и все же получите увлекательное создание, которое бегает по полу, заглядывая в углы, или издает жалобные звуки, когда его аккумуляторы близки к разрядке. Другими словами, вы можете осуществить часть работы в соответствии с вашим временем и финансовыми возможностями. И пусть вас не удручает, что на завершение работы вам потребуется, скажем, 5 лет. Вы получите много удовольствия в самом процессе работы, создавая машину на самом высоком уровне современной техники, наблюдая за ее действиями и забавляясь с ней.

Мне хочется искренне поблагодарить всех, кто помогал мне при создании опытных образцов робота и подготовке рукописи. Я особенно признателен Технологическому институту шт. Огайо в Колумбусе, его многочисленным сотрудникам и студентам, с помощью которых стало возможным в короткие сроки сконструировать, построить и запустить систему Бастер.

Дейв Хейзерман

Глава 7

ИДЕЯ СОЗДАНИЯ БАСТЕРА

Вы вступаете в необычный и чудесный мир Бастера. Говорят, что правда более невероятна, чем вымысел; это справедливо и в области науки. Бастер может показаться нам более удивительным, чем плод научной фантастики. Но настоящую книгу нельзя отнести к жанру научной фантастики, хотя в ней рассказывается, как с помощью современных достижений электроники можно самому построить самую необычную машину.

Что такое Бастер?

Бастер трудно описать в нескольких словах. Отчасти это объясняется тем, что Бастер одновременно соединяет в себе два различных качества: это машина и одновременно некий эволюционный процесс, причем машина уникальная и процесс весьма необычный.

Как машина Бастер представляет собой аппарат наивысшего уровня, который может создать современная техника. В качестве машин низшего уровня можно назвать ручные инструменты, такие, как молоток, отвертка и плоскогубцы. На втором уровне находятся более сложные, экономящие чело^ веческий труд устройства, такие, как двигатели и самоходные повозки. Вычислительные машины представляют собой еще более высокий уровень ——это машины, которые экономят не только физическую, но и умственную энергию человека.

Бастер ——машина более сложная, чем каждый из этих уровней. Он сложнее ручного инструмента, управляемого человеком, двигателя или вычислительной системы. Бастер —— машина, способная ставить себе цели и достигать их в пределах своих собственных логических и физических возможностей. В отличие от машин низших уровней Бастер может функционировать без вмешательства человека. Конечно, Бастер может и взаимодействовать с оператором — при условии, что у него в это время нет бэлее неотложных дел. В принципе Бастер в его завершенном виде может в течение длительного времени вести «активную жизнь», не вступая в контакт с человеком. Множество более простых машин так-

же может работать без вмешательства человека; однако они не могут ставить себе собственные цели.

Бастер поэтому действительно относится к машинам более высокого уровня. Машины следующего уровня должны уже быть способны к самовоспроизведению в более совершенном виде, однако ни современная технология, ни человеческое общество еще не созрели для этого класса машин. В разных исследовательских лабораториях мира создан ряд машин класса Бастера, порой даже намного более сложных, чем он. Однако единственное различие между Бастером и самыми лучшими роботами заключается в том, что более сложный робот просто выполняет большее число операций , того же класса.

Особое положение, которое Бастер занимает в мире машин, обусловлено тем, что он обладает системой рефлексов, сходных с рефлексами животных. Рефлекторная система животных служит им главным образом как механизм выживания, т. е. самосохранения; поведение животных и опреде* ляется в первую очередь стремлением к выживанию. Бастер также обладает рефлекторной системой самосохранения； например, когда его энергоблок испытывает «голод», он самостоятельно предпринимает шаги для подзарядки.

Бастер наделен также потребностью к действию. Его главная жизненная цель, помимо обеспечения «пропитания», состоит в том, чтобы находиться в состоянии движения. Он часами блуждает по дому, заглядывая во все углы или катясь по прямой. Если хозяин Бастера не примет надлежащих мер предосторожности, Бастер может попасть в беду. Но, если его механическое повреждение не будет слишком серь- езным, Бастер сам найдет способ выйти из затруднения или же начнет звать на помощь.

Какую пользу может приносить Бастер? Я считаю, что такой вопрос неправомерен. Это все равно, что спрашивать, какую пользу приносит щенок. Помимо удовлетворения от ■ преодоления технических трудностей при постройке подобной системы,《польза》от Бастера — возможность играть с ним и наблюдать за его действиями. Бастера можно обучить делать разные фокусы или, скажем, приносить газету, но то же способен делать и щенок (и это обойдется гораздо дешевле!). Чтобы захотеть построить такую машину, надо обладать определенным складом характера; экспериментатор должен быть охвачен стремлением непосредственно поработать с тех- никой самого высокого класса, доступной нам на сегодняшний день.

бастер — не только машина, но и процесс. В отличие от - большинства других электронных устройств Бастер «ожи- вает» еще до того, как его система полностью завершена. На протяжении этой книги Бастер постепенно совершенствуется

шаг за шагом, причем на каждом этапе его поведение обогащается все новыми и новыми деталями.

Такая программа, ориентированная на постепенную эволюцию, обладает тем преимуществом, что дает экспериментатору возможность пожинать плоды затраченных им усилий, времени и средств задолго до ее полного завершения. Построив шасси, источник питания и систему управления двигате- лями, вы можете добавлять любые функции в соответствии с имеющимися у вас временем, финансовыми возможностями и вашим настроением. И в любой момент у вас будет машина, в равной мере забавная и поучительная.

Краткое изложение программы Бастера

В программе создания Бастера можно выделить три основные фазы: Бастер I, Бастер II и Бастер III. Завершение каждой из этих фаз знаменует собой существенный прогресс в поведении Бастера. Для удобства мы будем именовать Бастер соответственно фазе его развития. Так, например, на протяжении первых семи глав мы будем называть его Бастер I. На второй фазе он уже будет именоваться Бастер II. Отметим, что Бастер I представляет собой работающую модель, у которой лишь отсутствуют некоторые более тонкие формы поведения, характерные для Бастера II и Бастера III.

Последующее краткое изложение программы разработки Бастера следует изучить до начала работы над ней и руководствоваться ею по ходу выполнения. Бастер ——это обширная программа, и экспериментатору легко потерять основную нить разработок. Постоянное обращение к программе позволит глубже понять значение каждого этапа и не даст вашей мысли сбиться с правильного пути.

Бастер /

Бастер I представляет собой колесную машину, способную двигаться и поворачиваться по командам, подаваемым с простой панели управления. Бастер I может двигаться вперед и назад с тремя различными скоростями и делать повороты направо и налево с различным радиусом крутизны. Панель управления подсоединяется к машине посредством кабеля. *

Этой фазе программы посвящены гл. 2——7. d начальных главах вы познакомитесь с материалами, необходимыми для создания четьгрехколесного шасси, источника питания и двигателей поступательного движения и поворота. Выполнение работы, описываемой в гл. 2, потребует значительных расходов. Упоминаемые в этой главе оборудование и детали де-

лают ее наиболее «дорогостоящей» во всей программе. Описываемая временная панель управления уже даст вам возможность с помощью кабеля управлять движением Бастера по полу.

В гл. 3 описываются схемы, которые делают систему управления двигателями более изящной. Начиная с этого момента, Бастер управляется посредством низкоуровневых логических сигналов, а не путем непосредственного включения тумблеров, подающих питание на двигатели. Рассмотренную в предыдущей главе панель управления можно приспособить и к этому усовершенствованному варианту Бастера I.

Гл. 4 является первой из большого числа глав, посвященных разработке, изготовлению и испытанию логических схем управления. Целью главы является создание системы управления скоростью движения при прямом и обратном движении Бастера. Для управления скоростью можно использовать ту же панель, подвергнув ее лишь очередной модификации.

В гл. 5 в системе впервые появляется автоматическое действие. Схема содержит логические элементы и датчики обратной связи, необходимые для управления поворотом. Наиболее изящной частью системы управления поворотом является блок автоматического выведения колес в среднее положение при выключении команды поворота. И хотя временная панель управления выглядит уже несколько громоздкой, ее можно еще раз модифицировать в соответствии с добавленной новой функцией управления поворотом.

Гл. 6 является одной из наиболее важных для всей программы, так как она отмечает момент, когда растущее число управляющих тумблеров неожиданно заменяется четырьмя простыми переключателями. Однако более существенным является то обстоятельство, что эта схема превращает Бастер в машину, которая управляется двоичным кодом. Тому, кто незнаком с преимуществами двоичного управления, эта часть программы может поначалу не слишком понравиться, однако приложив определенные усилия, чтобы познакомиться с двоичной логикой и двоичным управлением, вы об этом потом не пожалеете.

「 После завершения работы, описанной в гл. 6, использовавшуюся до сих пор временную панель управления можно заменить простой двоичной панелью, которую в дальнейшем уже не придется модифицировать.

В гл. 7 подводятся итоги работы над Бастером I и рассматриваются некоторые новые варианты панелей управле- ння. Хотя машина по-прежнему движется по командам оператора, она может произвести сенсацию среди людей, никог* 曾 не видевших что-либо напоминающее настоящий робот. Но, кроме всего прочего, с Бастером I очень интересно играть.

Бастер II

На протяжении первой части второй фазы программы посторонний наблюдатель не заметит больших изменений в возможностях Бастера. Гл. 8 и 9 посвящены созданию автономной системы рефлексов и «мозга》Бастера. К концу гл. 9 Бастер оказывается уже способным самостоятельно принимать решения, хотя еще не имеет возможности реализовать свои намерения.

Создание первой и наиболее важной рефлекторной системы завершается в гл. 10. Бастер II теперь наделен набором контактных датчиков и системой управления, которая задает соответствующее рефлекторное движение при столкновении с твердым объектом. Этот рефлекс отъезда от препятствия имеет более высокий приоритет, чем все прочие действия, выполняемые Бастером, включая и непосредственное управление от человека-оператора. Бастер II наделен также способностью двигаться вперед с максимальной скоростью, когда он не отъезжает от препятствия. Другими словами, на этом этапе программы Бастер превращается как бы в независимое существо.

Гл. 11 охватывает схемы, необходимые для обнаружения разрядки аккумуляторов и подачи оператору сигнала об этом. Это лишь первая часть режима «голод», полная схема которого завершается лишь на этапе Бастер III. Схема аварийного сигнала разрядки аккумуляторов (гл. 11) служит также для подачи аварийного сигнала в ситуации, когда Бастер попадает в ловушку между двумя неподвижными объектами.

Наконец, в гл. 12 мы освобождаемся от кабеля, соединяющего машину с панелью управления. Для реализации совре-, менной схемы акустической связи, которая обеспечит дистан-! ционное управление Бастером, потребуется затратить много ： времени и усилий. К слову сказать, форма сигналов связи： удовлетворяет требованиям, предъявляемым к системам информационной связи между телефонной сетью и бытовой радиоаппаратурой.

Этап Бастера II завершается в гл. 13, которая подытоживает различные режимы работы, имеющиеся в вашем (и Бастера) распоряжении, и предлагает некоторые заманчивые, возможности использования этой системы.

Бастер III ~

Этап программы Бастер III начинается с рассмотрения обобщенного отслеживания. В то время как для Бастера II характерны некоторые рефлекторные реакции и автономная активность, основная задача на этапе Бастер III — придать

бастеру возможность активного поиска цели. Блок «слеже- ние», который описывается в гл. 14, может использоваться ВСЯКий раз, когда Бастеру требуется следовать за целью или обнаружить ее.

В гл. 15 завершается реализация блока «голод», ^работа над которым была начата в гл. 11. Созданная в этой главе схема лишь обнаруживала разрядку аккумуляторов и свистком подавала оператору сигнал. Обладая блоком «слежение», Бастер больше не нуждается в помощи извне, если заряд его аккумуляторов кончается; он просто отыскивает свое устройство подзарядки аккумуляторов и подключается к нему.

После того как работа, описанная в гл. 15, завершена, бастер III становится совершенно независимым созданием. Он может часами блуждать, отъезжая от твердых предметов н мчась по полу с полной скоростью, а когда аккумуляторы разряжаются до критического уровня, он немедленно отыскивает зарядное устройство. Подзарядив аккумуляторы, Бастер выбирается из ^гнезда» и возобновляет свою лихорадочную активность. Вы можете взять на себя управление с помощью панелей местного и дистанционного управления, однако Бастер III всегда сохраняет свои рефлекторные реакции, которые имеют более высокий приоритет, нежели почти все команды, подаваемые оператором.

Начиная с этого момента все дальнейшие дополнения к системе бастер III 一 всего лишь глазурь на пирожном. В гл. 16 предлагается блок отслеживания линии, который задает Бастеру движение вдоль любой светлой полосы на полу. Рассматриваются и другие действия слежения, благодаря которым Бастер может откликаться, если к нему обратятся.

Бастер III совместим с современными системами обработки данных почти любого вида: при оснащении соответствующим набором датчиков он в той степени, в какой это позволяют ваш талант, воображение и ресурсы, будет все более превращаться в «механическое животное».

Как пользоваться этой книгой?

Материал в книге изложен таким образом, что позволяет продвигаться вперед шаг за шагом. Закончив построение шасси и блока питания, вы можете остановиться на любом этапе, и тем не менее у вас будет работающий робот, с которым можно играть.

Система Бастера чрезвычайно сложна по сравнению с другими видами программ, обычно предлагаемых для самодеятельного творчества. Это означает, что вы можете переходить от одной стадии к другой только обладая четким пониманием того, что вы уже сделали и что собираетесь сделать.

Поэтому весьма важно время от времени обращаться к приведенному выше краткому изложению программы Бастера.

Каждый последующий шаг основывается на всей предыдущей работе, поэтому успех в реализации новой схемы зависит в значительной степени от качества всего сделанного ра- нее. Ни одну схему в программе нельзя считать законченной, если она не функционирует должным образом. Необдуманно переходя от одного этапа к другому, можно попасть в безнадежно запутанное положение.

Внимательно прочтите каждую главу, прежде чем начать работу над описанными в ней схемами. В некоторых главах предлагается несколько вариантов одной и той же схемы, и вам предстоит самому выбрать ту из них, которая вам боль- ше^всего подходит. Было бы очень обидно создать собствен- нн访 вариант схемы лишь для того, чтобы чуть позднее обнаружить в той же главе более интересную схему.

Читая книгу с опережением, вы сможете более точно оце- ннть то, что вы делаете. Можно, конечно, собрать схему, не понимая, как она работает, но совсем другое дело отладить ее методом проб и ошибок.

Получив общее представление о том, что предлагается в очередной главе, прочтите ее снова, обращая внимание на подробности, касающиеся технических характеристик и принципа действия системы.

Во многих отношениях Бастер ——поразительная машина, но его возможности имеют свои пределы. Вы должны обла- дать реалистическими представлениями о том, что может и чего не может дать Бастеру новая схема.

Некоторые схемы можно собрать и полностью проверить До размещения деталей на печатной плате. Сборка схемы в виде обычного монтажа дает вам возможность разобраться со схемой и повозиться с ней. Кроме того, всегда возможно, что некоторые элементы схемы отличаются от тех, которые описываются в этой книге. Например, вам может быть удобнее использовать в приводах движения и поворота двигатели на 12, а не, как предлагается, на 6 В. В таких случаях предварительное макетирование схемы — простая предусмотрительность.

Некоторые логические схемы, однако, слишком сложны, чтобы их можно было собрать не на печатной плате. Если у вас нет возможности воспользоваться специальной панелью для разработки устройств на интегральных микросхемах, может быть легче спроектировать печатную плату непосредственно по предлагаемой схеме. '

В книге приведено лишь несколько рисунков печатных плат. Вам представляется возможность выбрать свои более эффективные и искусные варианты размещения элементов, чем предложено мною.

Обратив внимание на любую схему, содержащую интегральные схемы, вы заметите на них обозначения выводов. Например, вывод 2—13 означает вывод 13 на ИС 2. В случае микросхем, содержащих 2 или более одинаковых элементов, не обязательно следовать приведенному варианту разводки выводов.

Описание каждой схемы содержит краткие замечания относительно общей последовательности настройки и испытания. Едва ли есть смысл приводить полный набор указаний по проверке, предусматривающий любую возможную неисправность в схеме, так что на вас возлагается задача устранения частных неисправностей, следя по схеме и пользуясь соответствующими таблицами истинности и логическими уравнениями.

Некоторые практические рекомендации

Эту книгу следует рассматривать в качестве руководства по программе Бастера, а не как подробнейший набор указаний. Вам самим надлежит принять многие решения по таким вопросам, как метод изготовления печатных плат, распайки, а также использования стандартного оборудования различных типов.

При разработке более сложных вопросов проектирования Бастера я руководствовался двумя критериями: 1) система должна быть максимально надежной, 2) стоимость ее должна быть по возможности низкой. В некоторых подсистемах эти требования противоречили друг другу, и я был вынужден идти на компромиссы, которые не всегда оказывались вполне удовлетворительными.

Случаи, в которых я столкнулся с противоречием между надежностью и стоимостью, четко указаны; вы можете усовершенствовать систему, насколько это позволяют ваше воображение, талант и финансовые возможности.

Ни на одной из схем не показаны конденсаторы, подключаемые между положительным полюсом источника питания и земляной шиной с целью сглаживания выбросов в цепи питания. Реальная необходимость в этих конденсаторах определяется рисунком вашей печатной платы и характером соединения ее с источником питания. Всякий раз, когда вы сталкиваетесь с проблемой ошибочного переключения, следует попытаться подключить конденсатор емкостью 10 мкФ между положительным выводом источника питания и земляной шиной на данной плате.

Глава 2

ШАССИ, ДВИГАТЕЛИШАССИ, ДВИГАТЕЛИИ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯИ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

ШАССИ, ДВИГАТЕЛИ

ШАССИ, ДВИГАТЕЛИ

И ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

И ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Программа Бастер посвящена электронной системе управления роботом и не касается механической стороны дела. Так, я не пытался создать шагающий робот или робот, обладающий механическими руками и пальцами. И то, и другое практически увеличило бы вдвое сложность программы и соответственно ее стоимость, что в свою очередь поставило бы под угрозу возможность осуществления всего проекта в целом.

В книге также отсутствует описание таких хорошо известных по научно-фантастической литературе атрибутов роботов, как корпус из блестящего металла и голова из прозрачной пластмассы, внутри которой жужжат моторчики и вспыхивают маленькие лампочки.

Подобные эффекты могут только отвлечь внимание от более тонких особенностей построения робота, которые имеют действительно важное значение для робототехники. Бастер — система механически простая, но электроника его достаточно насыщена, причем сложность электроники с лихвой компенсирует примитивность механического устройства, которое описано в этой главе.

Шасси

К шасси предъявляется единственное требование — это должна быть четырехколесная тележка, способная разворачиваться к нести на себе аккумуляторы, двигатели, электронику и т. п. общим весом порядка 20 кг. При желании вы можете изготовить тележку самостоятельно, но не приступайте к этому до того, как изучите приведенные фотографии и рисунки; они дают представление о том, какие устройства понадобится разместить на шасси в дальнейшем (обратите особое внимание на гл. 5, 10 и 15).

Чтобы свести механическую работу к минимуму, я решил использовать готовое шасси — детский автомобиль с питанием от аккумулятора. Такие небольшие автомобили обычно можно приобрести в магазине игрушек по цене 20—35 долл. Для сокращения расходов я купил его при распродаже товаров по сниженным ценам. К счастью, единственной его не-

Рис. 2.1. Возможная схема установки привода поворота.

исправностью был сломанный тумблер включения, что не имело значения, так как этот тумблер в дальнейшем нигде не используется.

Шасси должно иметь два привода: для движения вперед —назад и для поворота. Первый из них вместе с редуктором уже имелись, так что мне пришлось лишь подобрать второй двигатель с редуктором для привода механизма поворота. Эта проблема также была решена на распродаже: я купил за гроши другой автомобиль с разбитым крылом, в котором был требуемый привод. Конструктор-любитель всегда может воспользоваться аналогичной возможностью для приобретения шасси и привода.

Способ крепления привода поворота к поворотной колонке и шасси определяется видом последнего. На рис. 2.1. приведен один из возможных способов. Единственное требование состоит в том, чтобы редуктор был надежно закреплен.

Стойка печатных плат

Для реализации всей системы управления требуется порядка 30 печатных плат. Разумеется, они включаются в систему по одной или по две сразу по мере ее развития, однако

Рис. 2.2. Предлагаемая стойка для печатных плат.Рис. 2.2. Предлагаемая стойка для печатных плат.s®i Дк^левый уголок ^Га 3э )33%j Дюралебый уголок is®s®i Дк^левый уголок ^Га 3э )33%j Дюралебый уголок is®Рис. 2.3. Детали и размеры стойки. 'Рис. 2.3. Детали и размеры стойки. '

Рис. 2.2. Предлагаемая стойка для печатных плат.

Рис. 2.2. Предлагаемая стойка для печатных плат.

s®i Дк^левый уголок ^

Г

а 3

э )

3

3

%j Дюралебый уголок is®

s®i Дк^левый уголок ^

Г

а 3

э )

3

3

%j Дюралебый уголок is®

Рис. 2.3. Детали и размеры стойки. '

Рис. 2.3. Детали и размеры стойки. '

Каждый паз глубиной 6 мм; расстояние между внутренними поверхностями пазоа155 мм.

целесообразно в самом начале предусмотреть необходимое место для установки всего набора печатных плат.'

На рис. 2.2 и 2.3 приведена предлагаемая конструкция стойки. С целью снижения расходов она изготовлена из де-

рева, а не из дюраля. Я взял два куска стандартной сосновой доски размером 25 X 200 мм и прорезал в ней пазы на расстоянии 19 мм один от другого. Таким образом, печатные платы размером 100X200 мм, на которых собирается вся электроника, можно задвигать в стойку с обеих сторон. Для установки 30 плат длиной 100 мм достаточно 15 пазов длиной 200 мм.

При достаточных финансовых возможностях можно пользоваться разъемами, но значительно дешевле припаивать провода, соединяющие платы к контактным площадкам, предусмотренным на внешних краях плат.

Требования к источнику питания

Система питания Бастера состоит из нескольких шестивольтовых аккумуляторов, регуляторов напряжения и устройства для внешней подзарядки аккумуляторов. Требования к аккумуляторам определяются напряжением питания двигателей и потребляемым током. Другими потребителями энергии являются интегральные микросхемы, усилители и реле. Довольно быстро я установил, что никель-кадмиевые аккумуляторы, входившие в комплект купленного мной автомобиля, не подходили для питания Бастера.

Один из недостатков этих аккумуляторов состоит в том, что скорость их подзарядки намного меньше нормальной скорости их разрядки. Это означает, что Бастер будет вынужден тратить основное время на подзарядку аккумуляторов, а не на движение по комнате. Другой недостаток состоит в том, что напряжение на выходе очень быстро падает после того, как аккумулятор разрядится до определенного предела. В большинстве случаев практического применения таких аккумуляторов это, возможно, является преимуществом, но в системе Бастер III это оказывается серьезным недостатком.

С другой стороны, свинцовые аккумуляторы можно быстро подзаряжать, а их напряжение в процессе разрядки снижается плавно на протяжении длительного периода времени. По этим соображениям я предпочел свинцовые аккумуляторы никель-кадмиевым. *

Шестивольтовые двигатели, которые стоят в приводах движения и поворота, имеют ток холостого хода порядка 1 А и пусковой ток 〜10 А. Аккумуляторы должны быть в состоянии дать пиковый ток 20 А (в случае, когда оба двигателя включаются одновременно) и поддерживать средний ток порядка 5 А или около этого.

В данном случае я определил параметры двигателей экспериментально. Для определения тока холостого хода я подключил один из двигателей к хорошему источнику напряжения 6 В и измерил потребляемый ток с помощью амперметра

постоянного тока. Пусковой ток я определил, зажав выходной вал двигателя с помощью гаечного ключа.

Итак, аккумуляторы, предназначенные для питания двух двигателей постоянного тока, должны быть свинцовыми с напряжением 6 В, током разряда не менее 20 А и емкостью порядка 8 А-ч. Этим требованиям отлично удовлетворяют аккумуляторы от мотоциклов, которые к тому же сравнительно невелики по размеру и весу.

Интегральные микросхемы и некоторые реле не могут быть запитаны от этого источника. Например, напряжение питания микросхем должно быть в пределах 4,5——5,5 В, т. е. необходим дополнительный стабилизатор напряжения на 5 В. К сожалению, такой регулятор не может нормально работать от- источника на 6 В, поэтому я был вынужден соединить последовательно два мотоциклетных аккумулятора и получил источник напряжения на 12 В со средней точкой. Двигатели запитываются от половинного напряжения со средней точки, а полное напряжение 12 В поступает на стр- билизаторы и используется для питания некоторых усилите^ лей и реле (рис. 2.4).'

Большинство из широко распространенных стабилизаторов на 5 В рассчитаны на максимальный ток 1 А. Большинство же микросхем, используемых в системе управления,— это микросхемы транзисторно-транзисторной логики, которые отличаются сравнительно большим потреблением тока. Поэтому имеющийся резерв тока в 1 А при не слишком большом числе микросхем уже исчерпывается. Оказывается, что для каждого из трех этапов реализации все立 системы достаточно. одного стабилизатора LM309, Один стабилизатор тре-

по мерепо мерес общей пластинес общей пластинебуется с самого начала для подсистемы Бастер I, необходимости подключается два остальных.

по мере

по мере

с общей пластине

с общей пластине

Так как корпус стабилизатора LM309 соединен шиной, все три могут быть установлены на общей из дюраля размером 100X150 мм. Если придерживаться этих размеров, плату со стабилизаторами можно вдвинуть в одну из нижних позиций стойки.

Как показано на рис. 2.4, каждая выходная шина нсточ- ника питания имеет плавкий предохранитель. Патроны для предохранителей желательно установить в легко доступном месте, например на боковой стороне стойки.

Диод на 10 А, расположенный между положительным выводом аккумуляторов и разъемом для подзарядки, потребуется позднее при создании подсистемы Бастер II, однако в лю- 'бом случае место для него следует предусмотреть в самом

начале.

■ Целесообразно также предусмотреть на задней поверхности стойки ряд контактных площадок и вывести на них выходные шины источника питания. В дальнейшем это облегчит разводку питания на платы стойки.

Глава 3

5Л0К УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯМИ ДВИЖЕНИЯ И ПОВОРОТА

Блок управления двигателями движения и поворота (D/S)i) осуществляет сопряжение между всеми логическими управляющими блоками и двигателями. Он преобразует выходные маломощные сигналы дискретной логики в усиленные сигналы, достаточно мощные для управления двумя выходными двигателями.

В этой главе описываются теория, конструкция, принцип действия и порядок проверки выходного блока D/S, После выполнения описанной здесь работы уже можно с помощью временной панели управления управлять передвижением Бастера по полу.

Блок D/S должен быть тщательно спроектирован и изготовлен, чтобы добиться наилучшего качества работы и максимальной надежности. Недоработки в этом пункте могут в дальнейшем вызвать большое количество трудностей и разочарований； кроме того, довольно трудно оценивать работу остальных частей системы, если этот блок плохо работает.

Принцип действия

На рис. 3.1 приведена упрощенная блок-схема выходного блока D/S. Входами являются задаваемые скорость движения, направление движения (вперед/назад) и два сигнала поворотов —вправо и влево. Выходами являются шестивольтовые сигналы, поступающие на двигатели. Разумеется, выходные напряжения и токи должны соответствовать конкретному типу двигателей.

На протяжении этой главы сигнал скорости движения —— просто +5 В. Поступление такого потенциала на вход схемы приводит к тому, что на двигатель подается полная мощность и он вращается с максимальной скоростью. Выключение этого сигнала останавливает двигатель. В гл. 4 описывается схема, выбирающая один из трех управляющих скоростью сигналов и заменяющая сигнал 4-5 В импульсными сигналами с амплитудой 4-5 В и различными скважностями.

)D (drive) ―- движение, S (steer) ―- поворот.

Qi - Q5Qi - Q5рис. ЗД. Упрошенная блок-схема управления двигателями.рис. ЗД. Упрошенная блок-схема управления двигателями.

Qi - Q5

Qi - Q5

рис. ЗД. Упрошенная блок-схема управления двигателями.

рис. ЗД. Упрошенная блок-схема управления двигателями.

В то время как сигнал скорости движения определяет скорость вращения двигателя (а также включает его и выключает), сигнал направления движения определяет направление вращения двигателя. Уровень 4-5 В на входе должен заставлять Бастера двигаться назад, а движение вперед задается

нулевым потенциалом.

питания двигателя поворота, такпитания двигателя поворота, такДвигатель поворота вращает передние колеса налево или направо в ответ на сигналы +5 В на входах Ml и Mr соответственно. При высоком потенциале на Mr и нулевом на 恤 рулевой механизм поворачивается вправо. Противоположное состояние вызывает обратный поворот. Низкий потенциал на обоих входах останавливает вращение двигателя поворота. Одновременное появление высокого потенциала на обоих входах вызовет перегорание плавкого предохранителя в цепи — как в этом случае двигатель

питания двигателя поворота, так

питания двигателя поворота, так

настоящей скоростью механизмнастоящей скоростью механизмшунтируется контактами реле.

настоящей скоростью механизм

настоящей скоростью механизм

После завершения работы, описываемой в главе, можно пустить Бастера с максимальной вперед или назад, остановить его или повернуть поворота на любой угол.

Выходной блок, двигателя движения

На рис. 3.2 приведена принципиальная схема управления двигателем. По этой схеме и блок-схеме рис. 3.1 видно, что вся схема распадается на две основные части: усилитель

§^+

EnHaxngp

090+

a79Q asm

gdagad

10июп2н-£ QodoED^Dd xos

&

巨gsszE

§

,3 g 7

9У& ^1§^ Gsm

пию-о石 w§4 -adu

nujood§ 9 一 HH2n。

1^

ml K'Ha^nqQ 1ГВЙ

^§ n

gd忠-

9—

&

计'單

^62

е^в

Z3

3锯 9/七

°0dB9&9y9QgNaswf

号zz

§2g

"u冷蔑 将工学9и i&^ D '定2xg

zd窓 由0農 a5R §RS^- 口

•в N1 вн OOHHBIHhaBd CHOSBIHOH HwedBii KWAB4u ои-ща—s^001 .V I qlpn ■ - •WKdanqq княпгон s -5 s^s。8dl.LlgoNfzo Ko 二18dsi 寸 О 芯69NZ—8O do 65 二0 ааоьияияяаь

.Kss^^s 2ф5НЛ^ё-и- кяй§Лак^OX3 s«5§§§SKac .w.w ds^

сигнала скорости движения, состоящий из транзисторов Q1—Q5, и усилитель обмотки реле на транзисторах Q6——Q8.

При нулевом потенциале на входе усилителя реле оно обесточено, при этом его контакты коммутируют двигатель для вращения 《вперед,》. Появление высокого потенциала на входе усилителя приводит к тому, что через обмотку реле начинает течь ток и двигатель коммутируется для вращения в обратном направлении.

Усилитель реле реверса"- простой трехкаскадный усилитель постоянного тока. Нулевой потенциал на базе транзистора Q6 держит его в закрытом состоянии; и пока Q6 закрыт, Q7 также удерживается в закрытом состоянии с помощью резистора R1 彳.Вследствие этого закрыт и транзистор Q8, обмотка реле К1 обесточена.

При подаче потенциала 十5 В на базу Q6 открываются все три транзистора усилителя. Высокий потенциал открывает 06, ток этого транзистора открывает Q7, который в свою очередь открывает транзистор Q8, запитывающий обмотку реле KL

Конденсатор С2 в цепи базы транзистора Q8 является ускоряющим. В момент подачи на вход усилителя высокого потенциала он увеличивает базовый ток транзистора Q8, сокращая тем самым время срабатывания. Диод D4 шунтирует экстратоки в момент выключения реле, в остальное время он ' включен в обратном направлении.

Усилитель реле является фактически неинвертирующим усилителем мощности, обладающим небольшим коэффициентом усиления по напряжению и большими коэффициентами усиления по току и мощности. Все компоненты схемы смонтированы на плате управления двигателями движения и поворота вместе с остальными усилителями блока (см. рис. 3.4).

Усилитель сигнала скорости движения удобно разбить на Две основные части: предусилитель и выходной усилитель мощности. Предусилитель аналогичен описанному усилителю реле ——он имеет небольшой коэффициент усиления по напряжению и большие ——по току и мощности. Выходной усилитель мощности представляет собой два дополнительных каскада усилителя мощности. Транзисторы выходных каскадов смонтированы на радиаторе.

При нулевом входном сигнале транзистор Q1 находится 「в закрытом состоянии; из-за отсутствия тока в цепи коллектора этого транзистора транзисторы Q2 и Q3 также закрыты. Аналогично транзистор Q4 удерживается в закрытом состоянии благодаря низкоомному сопротивлению, включенному между его эмиттером и базой. При этом закрыт и транзистор Q5 и ток через двигатель не идет.

-ffl OOIfl qIBnH3Kd◎№” гтнзкуоВ s -s ШТОНЕ 宁0寸 NG—85-OS E69NZ—EO STO 二己 60 EdoIOHmHBdl dsasoc SBITBIBJlmH khh ① irapdiiA B,£8X3 KEHqifPH 口 HnHsdiJ EUHd-ffl OOIfl qIBnH3Kd◎№” гтнзкуоВ s -s ШТОНЕ 宁0寸 NG—85-OS E69NZ—EO STO 二己 60 EdoIOHmHBdl dsasoc SBITBIBJlmH khh ① irapdiiA B,£8X3 KEHqifPH 口 HnHsdiJ EUHd

-ffl OOIfl qIBnH3Kd◎№” гтнзкуоВ s -s ШТОНЕ 宁0寸 NG—85-OS E69NZ—EO STO 二己 60 EdoIOHmHBdl dsasoc SBITBIBJlmH khh ① irapdiiA B,£8X3 KEHqifPH 口 HnHsdiJ EUHd

-ffl OOIfl qIBnH3Kd◎№” гтнзкуоВ s -s ШТОНЕ 宁0寸 NG—85-OS E69NZ—EO STO 二己 60 EdoIOHmHBdl dsasoc SBITBIBJlmH khh ① irapdiiA B,£8X3 KEHqifPH 口 HnHsdiJ EUHd

Высокий потенциал +5 В на базе первого транзистора 1 последовательно открывает все пять транзисторов усилителя,] другими словами, Q5 подает питание на двигатель. |

Двигатель будет вращаться в прямом направлении до j тех пор, пока на входе усилителя реле не появится +5 В.] В этот момент двигатель станет вращаться в обратном на- 1 правлении.

Конденсатор CI и диод £)1 в усилителе сигнала скорости ， движения аналогичны С2 и £)4 в усилителе реле реверса.

Предусилитель смонтирован на плате блока управления двигателями. Силовые транзисторы Q4 и Q5 установлены на отдельных радиаторах на передней стороне стойки печатных плат. Связанные с ними сопротивления и конденсаторы можно укрепить на плате размером 50 X 50 мм и расположить ее поблизости от радиаторов.

Реле реверса установлено на дюралево访 пластине размером 100 X 150 мм, которая помещена в сто访ку.

Выходной блок двигателя поворота

Принципиальная схема выходного блока приведена на рис. 3.3. Из этой схемы и блок-схемы на рис. 3.1 видно, что вся схема распадается на две одинаковые части. Цепь поворота вправо состоит из трехкаскадного усилителя постоянного тока (Q9 — QI I) и реле ^2. Цепь левого поворота состоит из транзисторов Q12—QI4 и реле ^3.

Двигатель поворота работает, когда включено одно из двух реле. В этом случае на двигатель поступает постоянное напряжение с шины питания; полярность этого напряжения определяется тем, какое реле было замкнуто.

При включении, например, реле правого поворота ^2 на двигатель поступает напряжение такой полярности, что двигатель вращает механизм поворота вправо. При включении реле левого поворота КЗ двигатель поворачивает колеса влево. Одновременное включение обоих реле недопустимо, так как в этом случае цепь двигателя полностью закорачивается на землю.

Реле поворота управляются соответствующими усилителями. При сигнале на базе транзистора Q9, равном +5 В, Q9 полностью открывается. Это приводит к открыванию QI0 и QI 1, причем последний включает реле ^2. Схема усилителя идентична усилителю реле реверса, описанному выше; усилитель реле поворота влево имеет ту же схему.

Оба усилителя реле расположены на плате управления двигателями движения и поворота. Реле поворотов и диоды D2 и D3 установлены рядом с реле реверса на отдельной дюралевой плате в стойке.

входвходЗемляЗемляMr выходMr выход

вход

вход

Земля

Земля

Mr выход

Mr выход

Конструкция

Из конструктивных соображений блок управления двигателями естественным образом распадается на три части. Все компоненты трех усилителей реле и предусилителя скорости движения можно смонтировать на плат^. размером 100 X 150 мм. Куска дюралевой пластины таких же размеров достаточно для установки всех трех реле, а усилитель скорости движения собирается на радиаторах и небольших печатных платах, укрепленных на передней поверхности стойки печатных плат.

Плата усилителей реле

Примерный вид печатной платы усилителей реле приведен на рис. 3.4. На плате устанавливаются транзисторы Q1 — Q3 и Q6 — QI 1 и связанные с ними резисторы и конденсаторы.

Номиналы резисторов и конденсаторов указаны на рис. 3.2 и 3.3. Мощность резисторов 0,5 Вт, точность 10%. Рабочие напряжения конденсаторов 15 В или больше.

Вход сигнала скорости

F/R Вход реберса

Релереберса

Выход сигнала скорости

Рис. 3.4. Вид печатной платы усилителей реле.

Рис. 3.5. Монтаж выходного усилителя двигателя движения.

У меня были транзисторы 2N 697 (л-p-n) и 2N 404 (р-п-р), которые я и использовал. Их можно заменить любыми соответствующими транзисторами средней мощности, способными работать в ключевом режиме.

Выходной усилитель скорости движения

Монтаж этого усилителя показан на рис. 3.5. Транзистор Q4 — типа р-п-р мощностью 10 Вт, например 2NI55, a Q5 — 2N3055 типа п-р-п мощностью 40 Вт. Оба установлены на одинаковых радиаторах.

Резисторы и конденсаторы этого усилителя можно установить на печатной плате. Я закрепил их на пластинке размером 5 X 5 см, в которой предварительно были насверлены ДЬфКИ. '

Плата реле

Эта плата представляет собой лист дюраля размером 100 X 150 мм, так что ее можно вставить в одну из верхних позиций стойки. На ней закреплены три реле вместе с диодами (£)2, D3 и Q4), которые шунтируют экстратоки обмоток (см. схему монтажа на рис. 3.6).

Реле должно быть рассчитано на 12 В и коммутируемый ток не менее 3 А. Реле с ножевыми выводами удобнее 29

Рис. 3.6. Плата для крепления реле.

в обращении, но несколько дороже, чем с обычными выводами. Хорошо подходит реле типа Radio Shack 275-206, которое поступает в продажу вместе с установочной панелью.

Установка и наладка

Схему, по-видимому, легче проверять, когда она уже собрана. Вставьте плату усилителей реле в одну из нижних позиций стойки и соедините ее проводами с шиной питания двигателя движения, источника питания и земляной шиной.

Подготовьте переднюю сторону стойки к монтажу двух радиаторов и маленькой платы на стоечках. Соедините выход усилителя скорости движения с общей точкой резисторов R7 и R8 на маленькой плате. Так как силовая часть усилителя потребляет большие токи, целесообразно соединить ее с источником питания отдельными проводами.

Соедините мощные транзисторы и установленные на пла~ те детали согласно схеме на рис. 3.2. После этого можно окончательно установить радиаторы. -

Задвиньте в самую верхнюю позицию стойки плату, на которой укреплены реле, и соедините ее с источником пита* ния +12 В и мощными транзисторами. До проведения предварительной проверки не подключайте двигатели.

Дважды проверьте схему распайки по схемам на рис. 3.2 и 3.3.

Предварительная проверка

Включите питание, внимательно следя за реле. Ни одно из них не должно включиться (на это указывает характерный щелчок). Перед тем как пытаться управлять реле, стоит проверить следующие напряжения:

коллектор Q5——земля ——О В (двигатель не подключен),

коллектор Q4 ——земля — О В,

коллектор Q4 ——эмиттер ——напряжение питания двигателя,

коллектор Q8 ——земля1-12 В,

коллектор QI I ——земля1-12 В,

коллектор Q14 — земля1-12 В. -

Если одна из проверок дает неверное значение, проверьте распайку реле и связь с источником питания.

Если эти проверки прошли нормально, подсоедините вольтметр между коллектором Q4 и землей и соедините проводом вход предусилителя скорости движения с шиной +5 В. Если усилители работают нормально, показания вольтметра должны скачком измениться с О В до напряжения питания двигателя.

Теперь подайте сигнал +5В на вход усилителя реле реверса. Реле должно немедленно сработать, а при снятии сигнала со входа — отпустить.

Этим предварительная проверка схемы управления приводом движения исчерпывается. Какие-либо ошибки в схеме приведут к отклонениям в описанной последовательности проверок,

Теперь подайте +5 В на вход MR усилителя реле. Соответствующее реле (女2) должно сработать. Подача +5 В на вход усилителя реле левого поворота также должна привести к срабатыванию соответствующего реле. НЕ ВКЛЮЧАЙТЕ ОБА РЕЛЕ ОДНОВРЕМЕННО!

Если схема работает должным образом, подсоедините двигатели движения и поворота к контактам реле в соответствии со схемами на рис. 3.2 и 3.3.

Подайте сигнал +5 В на вход усилителя скорости движения и обратите внимание на направление вращения колес: оно должно соответствовать движению Бастера вперед. Если колеса вращаются в обратную сторону, поменя访те местами провода, идущие к двигателю.

Чтобы вращать колеса в обратном направлении, подайте +5 В одновременно на входы усилителя скорости движения н усилителя реле реверса. Двигатель движения должен вращаться с полной скоростью всякий раз, когда на вход усили- теля скорости подан сигнал. Если вам кажется, что двигатель вращается слишком медленно, проверьте распайку схем предусилителя и выходного усилителя.

Для проверки работы двигателя поворота на короткое время соедините вход Mr платы усилителей реле с шиной +5 В. Двигатель поворота должен развернуть колеса вправо, в противном случае поменяйте местами провода двигателя. Проверьте также канал поворота влево, подав +5 В на вход Ml платы усилителей реле.

Временная панель управления

После того как блок управления двигателями движения и поворота собран и проверен, Бастером уже можно управлять. Для построения системы Бастер I можно

Рис. 3.7. Временная панель управления.

а—электрическая схема; б—расположение элементов на панели.

обойтись и без временной панели управления, которая описывается ниже, однако она позволяет уже сейчас воспользоваться результатами проведенной работы. В гл. 4 панель управления будет модифицирована, а в дальнейшем вообще будет исключена.

На рис. 3.7 приведена схема простой панели управления, которая соединяется с платой усилителей реле и источником питания с помощью 6-проводного кабеля. Входами этой панели являются +5 В и 《земля》от источника питания, а выходами—4 управляющих сигнала, которые поступают на входы платы усилителей реле.

С помощью переключателя S1 задается направление дви- женя只 Бастера (вперед — назад). С помощью кнопок S2, S5 и S6 на входы усилителей реле подается высокий потенциал. Например, при нажатии кнопки S2 напряжение +5 В поступает на усилитель скорости движения и Бастер движет-

ся с полной скоростью. Тем самым управленйе движением осуществляется с помощью этой кнопки.

Кнопки S3 и S4 подают на систему управления сигналы правого и левого поворотов. Колеса разворачиваются все время, пока нажата одна из этих кнопок. НИКОГДА НЕ НАЖИМАЙТЕ ОДНОВРЕМЕННО КНОПКИ《ВПРАВО》 и «ВЛЕВО»!

Сопротивления номиналом 4,7 кОм, подключенные между земляной шиной и входами усилителей, закорачивают их на землю при ненажатых кнопках.

2 Зак.络

Глава 4

УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ

Как следует из ее названия, описываемая ниже схема! обеспечивает возможность задания скорости движения Бастера, Одна и та же схема управляет скоростью движения как вперед, так и назад ——направление движения, по-прежнему, определяется реле реверса, которое было описано в гл. 3.

На рис. 4.1 приведена упрощенная блок-схема управлени1 движением. Из нее видно, что схема управления скорость! располагается между панелью управления и выходными ус^ лителями блока управления двигателями.

Схема управления скоростью является полностью цифро- во访.Выходной сигнал — прямоугольные колебания постоянной амплитуды и переменной скважности, пропорциональной за; >нной скорости. Одно из трех возможных значений ско- ростА выбирается с помощью трех управляющих сигналов Gfas, Gmed и Gslo, которые задают быструю (fast), среднюю (medium) и малую (slow) скорости соответственно.

Чтобы запустить Бастера с максимальной скоростью, нажмите кнопку 《быстро》. При этом появляется сигнал GFAs, при котором схема выдает постоянный сигнал +5 В (скваж-

РнС. 4.1. Упрощенная блок-схема управления скоростью движения.

Рис. 4.2. Выходные сигналы управления скоростью, а""большая скорость; б—средняя скорость； в —малая скорость.

ноеть равна 100%), поступающий затем на вход усилителя (см. рис. 4.2, а).

Нажатие кнопки «средняя скорость» задает сигнал Gmed, который в схеме преобразуется в прямоугольные импульсы. Коэффициент заполнения (скважность) составляет около 90% для движения со средней скоростью (рис. 4.2, б).

Усилитель сигнала скорости движения усиливает входной сигнал по мощности и подает его на двигатель движения. Двигатель вращается со скоростью, меньшей чем максимальная, так как он выключен в течение 10% всего времени. Это равносильно тому, что на двигатель поступает напряжение, составляющее 90% номинального. Если двигатель рассчитан, например, на 6 В, 90%-ная скважность в режиме средней скорости эквивалентна подаче на двигатель 0,9 X 6 = 5,4 В.

Когда нажата кнопка «медленная скорость》, скважность еще уменьшается. На рис. 4.2, е показаны импульсы со скважностью 75%, которым соответствует малая скорость. В этом режиме эффективное напряжение на двигателе составляет 0,75 X 6 = 4,5 В.

Схема управления скоростью, описываемая далее, достаточно проста, чтобы можно было собрать ее, проверить, установить и отрегулировать за один вечер. Входные управляющие сигналы снимаются с кнопок временной панели управления, описанной в гл. 3.

Принцип действия

На рис. 4.3 приведена принципиальная схема платы управления скоростью. Схема состоит из трех основных частей: двух независимых генераторов прямоугольных импульсов (fsL。 и 『med), вентилей с выходами 2-6 и 2-8, а также 35 2*

Рис. 4.3. Схема платы управления скоростью.

ИС1 —сдвоенный таймер 556, ИС2 —4-2И-НЕ 7400, ИСЗ —З-ЗЙ-НЕ 7410.

выходного вентиля, осуществляющего логическое сложение управляющих сигналов и поступающих с генераторов импульсов. Выходной сигнал этого вентиля S。является выходным сигналом всей платы.

Генераторами, задающими среднюю и малую скорости, служат две половины сдвоенного таймера 556. Каждый из них работает в режиме автономного генератора прямоугольных импульсов с частотой порядка 100 Гц. Небольшие переменные сопротивления R2 и R5 устанавливаются на печатной плате и служат для задания величин скважности, соответствующих вашему двигателю. 亠

Вентили на выходах генераторов пропускают импульсы или блокируют их в зависимости от логических уровней на входах Gslo и Gmed- Пока на обоих входах низкий потенциал никакие импульсы не попадают на входы выходного вентиля. При подаче высокого потенциала на вход Gslo выходной сигнал генератора низкой скважности попадает на выходной вентиль. Аналогично при подаче высокого потенциала на вхоп Gmed на выходной вентиль поступает сигнал с генератора 『MED.

В зависимости от входного сигнала выходным сигналом S。 может быть постоянный высокий потенциал со входа Gfas (100%-ная скважность) или один из двух сигналов ге- нераторов %匸。и『med. Необходимо следить за тем, чтобы в каждый момент был подан лишь один управляющий сигнал, Дабы избежать перекрытия сигналов на выходе. Логические схемн, которые в дальнейшем будут управлять скоростью, построены так, что в каждый момент подается только один управляющий сигнал.

Предварительные проверки и регулировки

Проверка и регулировка платы управления скоростью может быть проведена до установки платы в систему Бастер I. Для проверки и регулировки лучше всего иметь осциллограф, но можно работать и с хорошим вольтметром.

Подайте питание +5 В на плату управления и проверьте работу двух мультивибраторов в точках 1-5 и 1-9. Установите R2 с таким расчетом, чтобы мультивибратор %lq работал со скважностью (по осциллографу) порядка 75% (рис. 4.2, в). Если для регулировки используется вольтметр, замерьте сначала напряжение питания, а затем подсоедините вольтметр к выводу 1-5 и отрегулируйте R3 так, чтобы положительное напряжение в этой точке составляло 3Д напряжения питания. Если оно равно, например, +4,8 В, мультивибратор /slo работает со скважностью 75% тогда, когда показания вольтметра равны 0,75 X 4,8 = 3,6 В.

Мультивибратор, задающий среднюю скорость, регулируется аналогично. При этом вольтметр или осциллограф подключается к точке 1-9. Сопротивление R5 устанавливается так, чтобы скважность составляла 90% (рис. 4.2,6) или хцобы показания вольтметра равнялись 0,9 напряжения питания.

Для проверки работы вентиля малой скорости подключите осциллограф или вольтметр к выводу 2-6. В отсутствие сигнала Gslo в этой точке должен быть постоянный потенциал 十5 В. Подайте на вход Gsl。+5 В через сопротивление 1 кОм. На выходе 2-6 должны появиться инвертированные импульсы генератора. Этот сигнал должен быть положительным в течение 25% времени или вольтметр должен показывать положительное напряжение, равное !Д напряжения питания.

Вентиль, пропускающий сигнал средней скорости, проверяется аналогично. При этом сигнал +5 В подается через сопротивление 1 кОм на вход Gmed, а выходной сигнал снимается с вывода 2-8. Скважность в этом случае должна быть около 10%; вольтметр должен показывать 7ю напряжения питания.

В отсутствие входных сигналов напряжения на выводах 2-6 и 2-8 должны быть близки к нулю. Если при подаче сигналов на входы выходные напряжения остаются нулевыми или если импульсы с генераторов появляются на выходах вентилей в отсутствие входных сигналов, проверьте распайку схемы.

Для общей проверки платы вольтметр или осциллограф подключается к выходу So (вывод 3-6), после чего на каждый вход подается +5 В через сопротивление 1 кОм.

Указания по установке

Плату управления скоростью довольно просто установить. Предварительно, разумеется, нужно отключить все временные провода, поступающие на плату усилителей мощности.

Задвиньте плату управления скоростью в стойку непосредственно над платой усилителей реле. Соедините проводом выход платы S。 с входом усилителя скорости движения. Подайте также на плату питание +5 В и землю.

Временная панель управления

Вперед/ назад——t-остВперед/ назад——t-ост工S3工S3匚К匚К工S4工S4auad nauaEnun36 КЕПП/ ахauad nauaEnun36 КЕПП/ ах_LS2—о обыстрая_LS2—о обыстрая\R3 ：4,7 К0М\R3 ：4,7 К0М工35 —о о— сре&няя工35 —о о— сре&няяsqEoodo*OK!w3u9DduA /£ 0*sqEoodo*OK!w3u9DduA /£ 0*00工S6—о о—Медленная工S6—о о—МедленнаяВпередВпередМедленная 曜“ быстраяООО1—Скорость-^Медленная 曜“ быстраяООО1—Скорость-^Для реализации имеющихся к настоящему моменту возможностей управления Бастером I описанную в гл. 3 панель управления следует модифицировать. Эта панель управления особенно полезна при окончательной проверке системы управления скоростью.На рис. 4.4 приведены принципиальная схема и расположение кнопок на временной панели управления. Обратите внимание на дополнительно включенные кнопки управления скоростью движения.Установка S1 в положение 《вперед》дает возможность задать движение вперед с малой, средней или полной скоростью с помощью соответствующих кнопок. При переключении в положение «назад» меняется направление движения. Кнопки правого и левого поворотов работают, как описано в гл. 3.Рис. 44 Временная панель упра-, вления.а — принципиальная схема; б —предлагаемое расположение кнопок.Для реализации имеющихся к настоящему моменту возможностей управления Бастером I описанную в гл. 3 панель управления следует модифицировать. Эта панель управления особенно полезна при окончательной проверке системы управления скоростью.На рис. 4.4 приведены принципиальная схема и расположение кнопок на временной панели управления. Обратите внимание на дополнительно включенные кнопки управления скоростью движения.Установка S1 в положение 《вперед》дает возможность задать движение вперед с малой, средней или полной скоростью с помощью соответствующих кнопок. При переключении в положение «назад» меняется направление движения. Кнопки правого и левого поворотов работают, как описано в гл. 3.Рис. 44 Временная панель упра-, вления.а — принципиальная схема; б —предлагаемое расположение кнопок.

Вперед/ назад

——t-ост

Вперед/ назад

——t-ост

工S3

工S3

匚К

匚К

工S4

工S4

auad nauaEnun36 КЕПП/ ах

auad nauaEnun36 КЕПП/ ах

_LS2—о обыстрая

_LS2—о обыстрая

\R3 ：4,7 К0М

\R3 ：4,7 К0М

工35 —о о— сре&няя

工35 —о о— сре&няя

sqEoodo*OK!w3u9DduA /£ 0*

sqEoodo*OK!w3u9DduA /£ 0*

0

0

工S6

—о о—Медленная

工S6

—о о—Медленная

Вперед

Вперед

Медленная 曜“ быстрая

ООО

1—Скорость-^

Медленная 曜“ быстрая

ООО

1—Скорость-^

Для реализации имеющихся к настоящему моменту возможностей управления Бастером I описанную в гл. 3 панель управления следует модифицировать. Эта панель управления особенно полезна при окончательной проверке системы управления скоростью.

На рис. 4.4 приведены принципиальная схема и расположение кнопок на временной панели управления. Обратите внимание на дополнительно включенные кнопки управления скоростью движения.

Установка S1 в положение 《вперед》дает возможность задать движение вперед с малой, средней или полной скоростью с помощью соответствующих кнопок. При переключении в положение «назад» меняется направление движения. Кнопки правого и левого поворотов работают, как описано в гл. 3.

Рис. 44 Временная панель упра-, вления.

а — принципиальная схема; б —предлагаемое расположение кнопок.

Для реализации имеющихся к настоящему моменту возможностей управления Бастером I описанную в гл. 3 панель управления следует модифицировать. Эта панель управления особенно полезна при окончательной проверке системы управления скоростью.

На рис. 4.4 приведены принципиальная схема и расположение кнопок на временной панели управления. Обратите внимание на дополнительно включенные кнопки управления скоростью движения.

Установка S1 в положение 《вперед》дает возможность задать движение вперед с малой, средней или полной скоростью с помощью соответствующих кнопок. При переключении в положение «назад» меняется направление движения. Кнопки правого и левого поворотов работают, как описано в гл. 3.

Рис. 44 Временная панель упра-, вления.

а — принципиальная схема; б —предлагаемое расположение кнопок.

После установки временной панели управления зарядите аккумуляторы Бастера и поставьте его на пол. Установите переключатель направления движения в положение《вперед》 и нажмите кнопку «быстро». Машина должна поехать вперед с полной скоростью.

После этого отпустите кнопку «быстро» и нажмите кнопку «средняя скорость». Бастер должен несколько снизить скорость. Если скорость уменьшилась слишком сильно или машина вообще остановилась, тщательно отрегулируйте R5 на плате управления скоростью для получения приемлемой средней скорости.

Проверьте аналогичным образом и малую скорость, регулируя R3 до получения желаемой скорости.

Глава 5

ЛОГИКА УПРАВЛЕНИЯ ПОВОРОТОМ

Система управления поворотом Бастера была описана в гл. 3. Передние колеса вращаются налево или направо в зависимости от сигнала +5 В, поданного на вход соответствующего усилителя реле поворота. При таком управлении напряжение на привод поворота подается все время пока поступает управляющий сигнал, и колеса остаются в фиксированном положении пока оператор не подаст следующую команду поворота.

При подаче сигнала +5 В, например на вход усилителя реле правого поворота, реле включается и подает на двигатель поворота напряжение соответствующей полярности. Остановите вращение, убрав входной сигнал, и верните колеса в среднее положение, подав 十5 В на вход усилителя реле левого поворота.

Схема управления поворотом, которая описывается в этой главе, является первым блоком автоматического управления, который входит в систему Бастер I. Эта схема выполняет два важных действия: автоматически поворачивает колеса на нужный угол и автоматически возвращает их в среднее положение после снятия управляющего сигнала.

Вместо того чтобы нажимать на кнопку до тех пор, пока колеса не повернутся на желаемый угол, вы просто включаете тумблер, задающий соответствующий угол и направление поворота. Схема вращает колеса до тех пор, пока не будет достигнут заданный угол. Другими словами, отпадает необходимость непосредственно наблюдать за выполнением поворота — при достижении заданного угла вращение автоматически прекращается, хотя управляющий тумблер по- прежнему включен. Это свойство, между прочим, является первым шагом к реализации системы дистанционного управления, которая дает возможность управлять поворотом Бастера, не видя его.

Наконец, схема автоматически возвращает механизм поворота в исходное положение, когда команда поворота снимается; оператор освобождается от необходимости поворачивать колеса обратно путем подачи отдельного сигнала.

В качестве примера рассмотрим задачу, которую можёт решить схема управления поворотом. Пусть Бастер движется вперед, и вы хотите, чтобы он сделал крутой поворот впра-

сигналысигналыРис. 5.1.Рис. 5.1.Общая блок-схема системы управления поворотом Бастера.* —только во втором варианте управления поворотом*Общая блок-схема системы управления поворотом Бастера.* —только во втором варианте управления поворотом*

сигналы

сигналы

Рис. 5.1.

Рис. 5.1.

Общая блок-схема системы управления поворотом Бастера.

* —только во втором варианте управления поворотом*

Общая блок-схема системы управления поворотом Бастера.

* —только во втором варианте управления поворотом*

во. Для этого вы должны лишь включить тумблер 《круто вправо》. При этом колеса поворачиваются до тех пор, пока не будет достигнут угол «круто вправо》. Колеса будут оставаться в этом положении до тех пор, пока оператор не отключит тумблер《круто вправо». В этот момент схема вернет колеса в среднее положение, соответствующее прямолинейному движению.

В этой главе описываются два варианта схемы управления поворотом. Основные принципы работы обоих вариантов одни и те же, но вариант 2 имеет некоторые усовершенствования, которые улучшают работу всей системы. Эти различия будут рассмотрены в дальнейшем.

Общие принципы работы

Упрощенная блок-схема всей системы управления поворотом Бастера I приведена на рис. 5.1. Выходной блок и привод поворота являются частями упрощенной системы управления поворотом, описанной в гл. 3. Новыми блоками системы управления являются логическая плата управления поворотом, схема обработки сигналов с датчиков положения и усовершенствованный вариант панели управления.

Усовершенствованная панель управления состоит из четыре переключателей, каждому из которых соответствуют определенное направление и угол поворота. Тумблеры поме- тенн SR, HR, SL и HL, что соответствует НАПРАВО, КРУТО ВПРАВО, НАЛЕВО, КРУТО ВЛЕВО (табл. 5.1). В дальнейшем эта панель управления будет заменена на

Рис. 5.2. Возможная реализация блока магнитоуправляемых контактов.Рис. 5.2. Возможная реализация блока магнитоуправляемых контактов.Все магнитоупраё-、，ляемые контактыЗемля типа Radio Shack 275Все магнитоупраё-、，ляемые контактыЗемля типа Radio Shack 275

Рис. 5.2. Возможная реализация блока магнитоуправляемых контактов.

Рис. 5.2. Возможная реализация блока магнитоуправляемых контактов.

Все магнитоупраё-

、，ляемые контакты

Земля типа Radio Shack 275

Все магнитоупраё-

、，ляемые контакты

Земля типа Radio Shack 275

блок дешифрации команд управления движением и поворотом (гл. 6).

В качестве датчиков угла поворота передних колес Бастера используются магнитоуправляемые контакты. Магнит закреплен на оси привода поворота и движется над контактами, замыкая их поочередно. Если оператор включает команду «круто вправо», двигатель поворота будет вращаться направо до тех пор, пока магнит не замкнет контакты «круто вправо》(рис. 5.2).

Всего имеется по крайней мере пять пар контактов： по одной на каждый поворот и одна пара для среднего положения. В варианте 2 имеется две дополнительные пары контактов, которые служат для ограничения угла поворота в каждую сторону. Названия контактных пар и сигналов, которые будут использоваться в этой главе, приведены в табл. 5.1.

Логическая плата управления поворотом вырабатывает сигналы Mr или Ml, которые поступают на усилители мощности двигателя поворота. Например, при включении тумблера «круто вправо» плата выдает сигнал Mr, который приводит к повороту колес направо. В тот момент, когда магнит, закрепленный на оси двигателя, окажется над контактной парой 《круто вправо》， она замкнется, и этот сигнал отключит движение направо. Механизм поворота останется в этом положении до тех пор, пока на панели- управления будет включен тумблер «круто вправо». Для возврата передних колес в среднее положение достаточно выключить тумблер. При этом плата управления поворотом выдаст сигнал A1L, в результате чего колеса будут поворачиваться налево до тех

пор, пока、магннт не замкнет контакты S& Тем самым система управления поворотом возвращается - в исходное состояние.

Разумеется, можно задать другой угол поворота и без того, чтобы предварительно установить колеса в среднее по-

Таблица 5.1

Тумблер

Управляющий сигнал

Действие Бастера

входные команды (команды с панели управления)

SR

Gsr

Поворот направо (порядка 30°)

HR

Ghr

Крутой поворот вправо (порядка 60°)

SL

Gsl

Поворот налево (порядка 30°)

HL

Ghl

Крутой поворот влево (порядка 60°)

СИГНАЛЫ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПОЛОЖЕНИЯ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА

(выход магнитоуправляемых контактов)

SsR

Направо

Shr

Круто вправо

SsL

Налево

Shl

Круто влево

Среднее положение

Sll

Левый предельный угол (только ва-

риант 2)

Slr

Правый предельный угол (только ва-

риант 2)

ВЫХОДНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ-

Mr

Вращение колес вправо ■

Ml

Вращение колес влево .-

ложение. Однако в варианте 1 имеется одно ограничение: в каждый момент может быть включено не более одного тумблера. Одновременное включение двух или более тумблеров приводит логику в неопределенное состояние, что почти всегда сопровождается одновременным включением обоих реле поворота, в результате чего закорачивается цепь питания двигателя поворота. Эта опасность устраняется во втором варианте системы управления поворотом, в котором двигатель поворота автоматически останавливается при одновременном включении более одного тумблера.

Система управления поворотом оказывается наиболее капризной из всех систем Бастер I. Я думаю, что ее уязвимость в значительной степени определяется тем, что это единственная электромеханическая система с обратной

связью, которая должна работать почти со 100%-ной надежностью. Подобные системы достаточно каверзны, а необходимость высокой надежности только усложняет задачу.

Для системы Бастер I я выполнил вначале систему управления поворотом в первом варианте. Она до сих пор надежно работает в одной из моделей. Но затем я почти полностью отказался от этого подхода, так как с ним было связано много трудностей.

Тем не менее я был убежден, что разработанная мною на бумаге схема должна работать и на практике, и эта вера в конце концов оправдалась. Хотя второй вариант системы управления не устраняет основные трудности, он значительно упрощает их преодоление.

В одном из следующих разделов, посвященном деталям конструирования, описываются конкретные трудности и спо* '* собы их разрешения.

Логика управления поворотом

Оба варианта системы управления построены по одной и той же схеме. Фактически отличие второго варианта состоит в том, что выходной каскад содержит схемы, исключающие состояния короткого замыкания, которые могут возникнуть во время проверки и наладки системы управления поворотом. Таким образом, полное понимание работы первого варианта системы управления дает 90%-ное понимание второго варианта.

Логика управления поворотом, вариант /

Заметим, что логическая плата управления вырабатывает % только два выходных сигнала ——Mr и Ml. При отсутствии команды на вращение двигателя поворота — на обоих выходах низкое напряжение, а при необходимости повернуть передние колеса ——на одном из них появляется высокий потенциал. Однако высокие потенциалы никогда не должны появ- ‘ ляться на обоих выходах одновременно.

Логическая плата должна выдавать сигнал Mr всякий раз, когда оператор задает команду правого поворота — НАПРАВО или КРУТО ВПРАВО. Этот сигнал должен оста- ваться высоким до тех пор, пока не замкнется соответствующая пара контактов. В форме логического уравнения это “ выглядит следующим образом:

M^ Gsr (Wr) + Ghr @h J・

Рис. 5.3. Логическая схема (цепь) формирования сигнала Mr в варианту」.

Таким образом, сигнал на выходе Mr появляется всякий раз, когда задана команда Gsr или Ghr и соответствующие контакты не замкнуты. Например, если оператор задает команду НАПРАВО, GSr = 1; и если контакты еще не замкнуты, S$r = 1. При этом Mr равно единице, и логическая плата выдает сигнал, поворачивающий передние колеса вправо. В тот момент, когда магнит на оси двигателя поворота замыкает контакты, sSr = 0 и логическое уравнение показывает, что Mr становится равным нулю. В результате этого привод поворота останавливается в положении НАПРАВО. Аналогично рассматривается и часть уравнения, соответствующая крутому повороту вправо; для поворота налево уравнение составляется аналогично.

Однако логическое уравнение не полно, так как в нем не учтена необходимость автоматически возвращать механизм поворота в среднее положение при выключении тумблера на панели управления. Другими словами, сигнал на выходе Mr должен^появляться и в тех случаях, когда колеса были повернуты влево, а команда левого поворота выключается. Это учитывается введением в уравнение третьего слагаемого:

Mr G$r (S$r) + ^hr (Shr) + G

где Cr — команда возврата колес из левого поворота в среднее положение. Эта команда вырабатывается логядеско访 схемой, Таким образом, Mr должно быть равным J, когда замкнута одна из двух пар левых контактов (это указывает на

то, что колеса повернуты влево) и команда, задавшая этот поворот, выключается. Это можно записать в _виде Cr=(Shl + + Ssl)GhlGsl・ Другими словами, Cr становится равным 1 -всякий раз, когда одна из пар левых, контактов замкнута, но с панели управления не идет команда поворота налево.

Предыдущее уравнение для Cr должно включать член, который останавливает вращение в момент, когда закрепленный на оси двигателя поворота магнит возвра-

Рис. 5.4. Схема логической платы управления поворотом в варианте 1.

Резисторы RI —R4 —4,7 кОм, 0,5 Вт: ИС1 —2-4И-НЕ 7420, ИС2, 3-4-2И-НЕ 7400, ИС4-3-ЗИ-НЕ 7410.

щается в среднее положение. Поэтому полное уравнение для

Cr будет иметь вид_ _

Cr = ($HL + S$L)%L &L Sg

где Sc= 1, если механизм поворота не находится в среднем положении.

Подставляя это выражение для Cr в уравнение для Mr, получаем полное логическое уравнение для A4R в первом варианте системы управления поворотом:

Mr = °SR ($SR)+ Ghr (§hr) + ($HL + Ssl) Gsl%lS(T

Логическое уравнение для сигнала Ml имеет аналогичный вид；

"l = Ql Qsl) + ^hl (Shl) + (Shr 七 &R)^sr^hr^c*

Логическая схема, вычисляющая значение Mr, приведена на рис. 5.3, а на рис. 5.4 приведена полная схема платы логики в первом варианте системы управления поворотом.

46

Рис. 5.5. Схема логической платы управления поворотом в варианте 2. Резисторы Rl—R5—4,7 кОм, 0,5 Вт; ИС1一2-4И-НЕ 7420, ИС2, 3—4-2И-НЕ 7400, ИС4,

"5-3-ЗИ-НЕ 7410.

Логика управления поворотом, вариант 2

Во втором варианте используется несколько усовершенствованная плата управления поворотом первого варианта. Что касается принципов работы, единственная разница между двумя вариантами состоит в том, что во. втором варианте предусматривается прекращение поворота жолес в Двух случаях сбоев.

Один неприятный сбой в первом варианте системы управления возникает, когда двигатель поворота проскакивает все контакты и упирается в одно из ограничений справа или слева. Вариант 2 не решает проблемы попадания в неопределенное состояние, однако в нем используются дополнительные контакты, с помощью которых двигатель останавливается, если он проскочил все группы контактов. Из этого состоя- 47

ния блокировки система выводится путем подачи команды поворота, которая выводит механизм поворота из крайнего положения.

Другой сбой возникает при одновременной подаче команд правого и левого поворота. При этом включаются оба реле поворота, что приводит к короткому замыканию цепи питания двигателя. Во втором варианте предусмотрено выключение двигателя в таких ситуациях, что полностью исключает возможность короткого замыкания. В этом случае блокировка снимается при выключении одной из противоречивых команд или обеих.

Второй вариант системы управления поворотом не очень отличается от первого варианта. Фактически во втором варианте используются две дополнительные пары контактов в блоке обратной связи (табл. 5.1); печатная плата также несколько изменена (рис. 5.5). *

Уравнения для Ж и 人 такие же, как в варианте 1, но они включают дополнительные члены с инверсией:

“R = [Gsr (&r) + Ghr («hr) + (Shl + 5sl) &Нн&] 3r%, "l = [Gsl £sl) + G^ (Mhl) + ©hr + SSR)伉笛^瓦]瓦丄丸・

Логическая схема управления поворотом во втором варианте показана на рис. 5.5.

Детали механического конструирования

Система обратной связи поворота показана на рис., 5.6. Механическая конструкция обоих вариантов отличается только двумя парами ограничивающих контактов, добавленных для работы по варианту 2.

Магнит можно закрепить на оси двигателя поворота любым удобным способом. Я воспользовался дюралевым швеллером, отрезанным от куска заготовки. При вращении дви、 гателя поворота закрепленный на его оси магнит движется поверх магнитоуправляемых контактов,

Я решил закрепить датчики контакта на 'готовой плате, в которой заранее были высверлены отверстия. Этот вариант привлек меня возможностью легко изменять положения дат- чиков в процессе окончательной наладки. Плата была за- креплена на шасси с помощью самодельных алюминиевых уголков. Возможен любой способ крепления при условии, что датчики расположены на расстоянии 20——25 мм от нижней поверхности швеллера, на котором закреплен магнит.

Из рис. 5.6 видно, что контактные датчики расположены по радиусам окружности, описываемой вращающимся маг- нитом. Если используются датчики предельных углов пово- рота, то для определения их расположения вал двигателя 48

вручную поворачивается до предела вправо и влево, после чего помечаются соответствующие места на плате. Для установки датчика среднего положения механизма поворота передние колеса выравнивают, после чего датчик устанавливается прямо под магнитом.

Датчики поворотов размещаются под любым углом. В качестве начального приближения я расположил датчики малого поворота под углом, равным одной трети, а датчики крутого поворота под углом в две трети максимального.

Такое начальное расположение датчиков оказалось весьма удачным, так что во время окончательной наладки не потребовалось никакой юстировки. У автомобиля, который я использовал, предельные углы поворота направо и налево составляли 75°. Таким образом, датчики малого поворота останавливают колеса под углом 25—30°, а угол крутого поворота составляет 50—60°.

.Система поворота доставила мне много хлопот. Логическая плата управления работала нормально, но двигатель поворота, крепление магнита и сам магнит, а также контактные датчики создавали немалые трудности.

Первая проблема, с которой я столкнулся, состояла в том, что при полностью заряженных батареях двигатель

Рис. 5.6. Система обратной связи поворота (вариант 1).

D-ЗемляD-ЗемляsgsgК логической"мате управленияповоротовК логической"мате управленияповоротовК плате усилителейрелеК плате усилителейрелеp? ,口以0 呼匹军一O6SL0p? ,口以0 呼匹军一O6SL0№№□ *5fi□ *5fiaaК платеуправленияскоростьюК платеуправленияскоростьюВпередВпередНазадНазад此 SL SM HR й й В Н ! Поборот I此 SL SM HR й й В Н ! Поборот IООО t Скорость)ООО t Скорость)поворота вращался слишком быстро. Магнит стремился проскочить требуемое положение, в результате чего логика попадала в неопределенное состояние, а колеса поворачивались на предельный угол. Без датчиков крайнего положения выход механизма поворота на предельный угол делает систему полностью неработоспособной. Датчики предельного по-Рис. 5.7. Усовершенствован-ная панель управления.а—схема; б —внешний вид и расположение тумблеров. S1 — переключатель с одной парой контактов; S2, 5, 6 — кнопки с нормально разомкнутыми контактами; S7 — S10一переключатели с двумя парами контактов (показаны в выключенном положении —вниз).поворота вращался слишком быстро. Магнит стремился проскочить требуемое положение, в результате чего логика попадала в неопределенное состояние, а колеса поворачивались на предельный угол. Без датчиков крайнего положения выход механизма поворота на предельный угол делает систему полностью неработоспособной. Датчики предельного по-Рис. 5.7. Усовершенствован-ная панель управления.а—схема; б —внешний вид и расположение тумблеров. S1 — переключатель с одной парой контактов; S2, 5, 6 — кнопки с нормально разомкнутыми контактами; S7 — S10一переключатели с двумя парами контактов (показаны в выключенном положении —вниз).

D-

Земля

D-

Земля

sg

sg

К логической

"мате управленияповоротов

К логической

"мате управленияповоротов

К плате усилителейреле

К плате усилителейреле

p? ,口以0 呼匹军一O6SL0

p? ,口以0 呼匹军一O6SL0

№

№

□ *5fi

□ *5fi

a

a

К платеуправленияскоростью

К платеуправленияскоростью

Вперед

Вперед

Назад

Назад

此 SL SM HR й й В Н ! Поборот I

此 SL SM HR й й В Н ! Поборот I

ООО t Скорость)

ООО t Скорость)

поворота вращался слишком быстро. Магнит стремился проскочить требуемое положение, в результате чего логика попадала в неопределенное состояние, а колеса поворачивались на предельный угол. Без датчиков крайнего положения выход механизма поворота на предельный угол делает систему полностью неработоспособной. Датчики предельного по-

Рис. 5.7. Усовершенствован-ная панель управления.

а—схема; б —внешний вид и расположение тумблеров. S1 — переключатель с одной парой контактов; S2, 5, 6 — кнопки с нормально разомкнутыми контактами; S7 — S10一переключатели с двумя парами контактов (показаны в выключенном положении —вниз).

поворота вращался слишком быстро. Магнит стремился проскочить требуемое положение, в результате чего логика попадала в неопределенное состояние, а колеса поворачивались на предельный угол. Без датчиков крайнего положения выход механизма поворота на предельный угол делает систему полностью неработоспособной. Датчики предельного по-

Рис. 5.7. Усовершенствован-ная панель управления.

а—схема; б —внешний вид и расположение тумблеров. S1 — переключатель с одной парой контактов; S2, 5, 6 — кнопки с нормально разомкнутыми контактами; S7 — S10一переключатели с двумя парами контактов (показаны в выключенном положении —вниз).

ложения избавляют от этой неприятности, но они не исключают перерегулирования при полностью заряженных аккумуляторах.

Для ликвидации перерегулирования я мог бы, конечно, применить какой-либо вариант более сложного управления, но я хотел, чтобы электроника была как можно более простой и экономичной. После рассмотрения нескольких вариантов я решил установить последовательно с двигателем сопротивление. Я рассчитывал таким путем замедлить поворот, чтобы предоставить реле поворота больше времени на срабатывав ние в ответ на сигналы от соответствующей контактной пары.

Однако сопротивление обмоток двигателя поворота оказалось около 10 Ом, и случилось так, что в это время в моей мастерской не нашлось мощного сопротивления такого порядка. Это оказалось счастливым обстоятельством, так как навело меня на мысль поставить последовательно с двигателем кусок нихромовой проволоки длиной 15 см. «Холодное» сопротивление этой проволоки составляло ~2 Ом, и оно замедляло поворот. Постоянное сопротивление, которое я хотел использовать, было бы только временным решением

проблемы, так как при низком напряжении аккумулятора двигатель, по-видимому, совсем бы остановился. При использовании нихромовой проволоки этого нс происходит. Проволока фактически работает подобно пропорциональному регулятору, который поддерживает практически постоянную скорость двигателя независимо от напряжения питания. Это обусловлено тем, что при большем напряжении питания проволока сильнее нагревается, а ее возросшее сопротивление замедляет двигатель. При низком напряжении питания провод нагревается слабо и на двигатель приходится большая часть напряжения питания. Другими словами, двигатель поворота вращается примерно с постоянной скоростью независимо от степени заряда аккумулятора.

Как известно,《голь на выдумки хитра》，но не часто необходимость приводит к столь большой удаче, как в этом случае. В конце концов я решил намотать нихромовую проволоку вокруг 10-ваттного сопротивления номиналом 4,7 Ом, соединив их параллельно. Этот прием ограничивает горячее сопротивление на уровне 〜4,5 Ом.

Вторая трудность управления системой поворота состояла в магните. Сначала я установил один из тех магнитов, которые продаются в универмагах и магазинах канцелярских товаров в виде магнитных пружинных кнопок и держателей для бумаг. Оказалось, что этот магнит недостаточно силен для надежного замыкания контактов. Тогда я попробовал применить магнит несколько большего размера, который используется в качестве защелки в кухонных шкафах. Этот магнит также оказался недостаточно сильным, кроме того, его магнитное поле приводило к вибрации контактов, от чего логика попадала в неопределенное состояние.

В конце концов я нашел больший магнит размером 30 X X 50 мм. Он был прикреплен к небольшой пластмассовой коробочке, предназначенной для хранения запасных ключей от дома или от автомобиля. Магнит оказался очень подходящим для моей цели. До изготовления и установки дешифратора команд, который описывается в следующей главе, вы можете попробовать управлять Бастером с помощью модифицированной панели управления. Показанная на рис. 5.7 модифицированная панель даст возможность управлять Бастером после изготовления и установки системы управления поворотом.

Окончательная сборка, установка и регулировка

Остановившись на одном из вариантов системы управле- Ния поворотом, соберите блок электромеханической обрат-

Панель управленияПанель управления

Панель управления

Панель управления

%

G$RMr

Плота усилителей реле f2A 3)Плота усилителей реле f2A 3)питание Земля,#5 6питание Земля,#5 6―► §4) дпрабпени^ —^скорость X плате gcuRumeR репе (Z―► §4) дпрабпени^ —^скорость X плате gcuRumeR репе (ZI 添 Логическая платаупрабления小поборотом

Плота усилителей реле f2A 3)

Плота усилителей реле f2A 3)

питание Земля,

#5 6

питание Земля,

#5 6

―► §4) дпрабпени^ —^скорость X плате gcuRumeR репе (Z

―► §4) дпрабпени^ —^скорость X плате gcuRumeR репе (Z

麻ML

Блок датчиков обратной сб気зиБлок датчиков обратной сб気зи宓做裁,弍м?$k寻宓做裁,弍м?$k寻+58

Блок датчиков обратной сб気зи

Блок датчиков обратной сб気зи

宓做裁,弍м?$k寻

宓做裁,弍м?$k寻

Рис. 5.8. Схема соединений между блоками системы управления пово-

1ротом Бастера I.

*—используется только во втором варианте системы управления, ной связи, печатную логическую плату управления поворотом и панель управления. Логические схемы, разумеется, следует разместить на стандартной плате размером 100 X X 150 мм.

Установите логическую плату непосредственно над платой управления скоростью движения и соедините по схеме, показанной на рис. 5.8,

Подайте полное напряжение аккумуляторов и попробуйте включать команды поворота. Для поиска неисправностей, появляющихся во время этих начальных проверок, особенно полезны логические уравнения для Mr и Ml・ Действительно, было бы чрезвычайно трудно обнаружить неисправность при отсутствии возможности следить за логическими состояниями элементов схемы на печатной плате, если нельзя было бы обратиться к логическим уравнениям.

Можно надеяться, что проведенное в этой главе обсужде- ние различных проблем и способов их разрешения окажется полезным для преодоления других непредусмотренных труд* ностей при создании этой довольно тонкой системы управ、 ления с электромеханической обратной связью. Как и в отношении схем Бастера I, чрезвычайно важно разрешить все попутные проблемы еще до перехода к следующей фазе программы.

Глава 6

ДЕШИФРАТОР КОМАНД ДВИЖЕНИЯ И ПОВОРОТА

После завершения работы, описанной в этой главе, функциональная блок-схема Бастера будет выглядеть, как показано на рис. 6.1. Это почти полностью законченная модель Бастер I; прибавив простую панель управления, которая описана в конце главы, вы сможете задавать Бастеру почти те же действия, которые выполняет завершенная модель Бастер III.

Включение в систему управления дешифратора команд движения и поворота знаменует собой отход от использовавшихся до настоящего времени принципов управления. За исключением небольшого числа автоматически управляемых действий в системе управления поворотом, каждое действие Бастера управлялось отдельно с помощью соответствующего тумблера. Дешифратор команд кладет конец такому принципу управления раз и навсегда, реализуя управление на основе двоичных управляющих слов.

Преобразователь принимает только четыре входных сигнала, но различные комбинации этих четырех сигналов с двумя состояниями могут дать на выходе 16 различных команд. Каждая комбинация четырех входных сигналов вызывает определенный набор действий в схемах управления движением и поворотом Бастера.

У читателя, незнакомого с цифровой техникой, может возникнуть вопрос, зачем использовать в Бастере команды такого формата, который оказывается неоправданно усложненным? Зачем возиться с новым форматом, если привычная простая переключающая схема делает все, что необходимо? Ответ ясен： простота. Однако этот ответ заслуживает некоторого пояснения.

Перевод системы управления Бастера на 4-разрядные управляющие слова вначале создает некоторые трудности. Во- первых, оператор должен запомнить двоичные коды соответствующих команд или постоянно отыскивать их в списке (табл. 6.1), Всякий раз, когда вы хотите, например, задать Бастеру быстрое движение вперед, вы должны, задать двоич* ное слово 1111. Для движения вперед с крутым поворотом вправо следует, задать 1010.

временнаявременнаяпанельпанельдпраЗлениядпраЗления248吋248吋ЗемляЗемля2288Только О первом вариантеТолько О первом варианте48 +5ВЗем師48 +5ВЗем師гRSLO MED MS +58ЗемлягRSLO MED MS +58Земля傾С)傾С)F/RF/RУправлений скоростью、 движения(ел.4)Управлений скоростью、 движения(ел.4)«，)«，)Только So 儿 втором вариантеТолько So 儿 втором вариантеHRT $" HLT SirHRT $" HLT SirGhr G$r %丄 6sLGhr G$r %丄 6sLПогикауправленияпоборотом(гл. 5)Погикауправленияпоборотом(гл. 5)

временная

временная

панель

панель

дпраЗления

дпраЗления

2

4

8

吋

2

4

8

吋

Земля

Земля

2

2

8

8

Только О первом варианте

Только О первом варианте

4

8 +5В

Зем師

4

8 +5В

Зем師

г

R

SLO MED MS +58

Земля

г

R

SLO MED MS +58

Земля

傾С)

傾С)

F/R

F/R

Управлений скоростью、 движения

(ел.4)

Управлений скоростью、 движения

(ел.4)

«，)

«，)

Только So 儿 втором варианте

Только So 儿 втором варианте

HRT $" HLT Sir

HRT $" HLT Sir

Ghr G$r %丄 6sL

Ghr G$r %丄 6sL

Погикауправленияпоборотом(гл. 5)

Погикауправленияпоборотом(гл. 5)

(и. с) (н.с)

Рис. 6.1. Схема соединенийРис. 6.1. Схема соединенийдешифратора команд движения и поворота.

Рис. 6.1. Схема соединений

Рис. 6.1. Схема соединений

Если вы привыкли к использованию дискретных систем управления, вам будет легко задавать команды вышеописанным способом. Тот, кому это покажется неудобным, может подключить одну из панелей управления, описываемых в гл. 7,

Таблица £./

СПИСОК УПРАВЛЯЮЩИХ СЛОВ БАСТЕРА

Вход

Действие

адвоичный

десятичный8421

сокращение

содержание

0 0 0 0

RSTO

Стоп, назад 一

0 0 0 1

RSLO

Медленно назад.

0 0 10

RHRT

Круто вправо, медленно г азад

0 0 11

RMED

Назад со средней скоростью

0 10 0

RHLT

Круто влево, медленно назад •

0 10 1

RSRT

Направо, со средней скоростью

0 110

RSLT

Налево, назад со средней скоростью

0 111

RFAS

Быстро вперед

10 0 0

.FSTO

Стоп, вперед、

10 0 1

FSLO

Медленно вперед

10 10

FHRT

Круто вправо, медленно вперед

10 11

FMED

Вперед со средней скоростью

110 0

FHLT

Круто влево, медленно вперед

110 1

FSRT.

Направо со средней скоростью

1110

FSLT

Налево вперед со средней скоростью

1111

FFA6

Быстро вперед

которые переводят названия команд на естественном языке в двоичные управляющие слова.

' Истинной причиной перехода к управлению Бастером с помощью 4-разрядных кодов является стремление в дальнейшем упростить возможность наращивания схемы новыми блоками. Хотя дешифратор команд может показаться излишним усложнением модели Бастер I, к тому же удорожающим ее, он значительно уменьшает сложность и стоимость дальнейших моделей.

Опытный инженер мог бы возразить против формата 4- разрядных управляющих слов на том основании, что это ограничивает возможный набор действий Бастера 16 действиями. Это, разумеется, справедливо, однако оказывается, что 16 действий, перечисленных в табл. 6.1, вполне достаточно для того, чтобы машина попала в бесконечное множество ситуаций и вышла из них, а это и есть наша основная цель.

Принципы построения дешифратора команд

Все команды дешифратора собраны в табл. 6.1. В столбце едвоичный» приведены двоичные разряды на входа дешифратора' в стандартной последовательности 8-4-2-1, а в столбце «содержание» перечислены соответствующие действия Бастера. Связь между ними и двоичными кодами не является совершенно произвольной. К примеру отметим, что бит 8 равен О для всех действий, совершаемых при движении назад, в то время как для движения вперед этот разряд равен 1, Такой выбор в значительной степени упрощает логическую схему.

Заметим также, что скорость пропорциональна числу в разрядах 4-2-1: стоп ——ООО, медленно ——001, средняя скорость——011 и быстро一 111. Бастер движется вперед или назад с этими скоростями в зависимости от состояния старшего разряда.

Оставшиеся восемь управляющих слов задают различные повороты. Дешифратор команд построен таким образом, что все крутые повороты осуществляются на малой скорости, а обычные ——на средне访.Такая связь не является обязательной для Бастера I, но Бастеру III она обеспечивает значительно более плавные движения в режиме поиска.

В столбце «сокращение» приведены сокращенные назва- ння команд. Эти названия используются в схемах, блок^схе- мах и на панелях управления.

Столбец «десятичный» содержит десятичные эквиваленты двоичных управляющих слов. Такая запись используется при рассмотрении работы второго варианта дешифратора 'команд; кроме того, некоторым, может быть, удобнее думать в деся- тичных, а не в двоичных числах и пользоваться ими.

Таблица истинности, описывающая работу преобразователя, приведена в табл. 6.2. Столбец «вход» повторяет предыдущую таблицу, а в столбце《команда》перечислены все команды Бастера. В оставшихся столбцах таблицы представлены 10 различных управляющих сигналов, задающих работу секций управления движением и поворотом. Это те же самые сигналы, которые использовались для проверки и управления Бастером на более ранних этапах его создания.

Из табл. 6.2 видно, что при подаче на вход дешифратора двоичного числа 0110 (RSLT) на шинах SLT, R и MED должны появиться высокие уровни, а на остальных выходах потенциалы должны быть низкими. Другими словами, подача команды 0110 должна вызывать появление таких сигналов, по которым Бастер будет поворачивать налево (SLT), двигаясь назад (R) со средней скоростью (MED). Для начинающего весьма полезно проанализировать каждую команду; это дает некоторый опыт и служит введением в управление с помощью двоичной логики.

В настоящей главе описываются две возможные реализации дешифратора команд движения и поворота. Обе схемы делают одно и то же и имеют одни и те же входы и выходы. Различия заключаются лишь в схемной реализации.

В первом варианте схема построена по принципу непосредственного преобразования двоичного слова на входе в соответствующий набор выходных сигналов. Основной недостаток этой схемы состоит в том, что для нее требуется 6 корпусов интегральных микросхем и печатная плата с двусторонней печатью. Кроме того, входные сигналы должны поступать как в прямом, так и в инверсном коде.

Схема второго варианта не требует двусторонней печатной платы и инвертированных входных сигналов. Такое упрощение схемы становится возможным благодаря применению микросхемы — дешифратора двоичного кода.

Стоимость обоих вариантов составляет около 4 долл., так что она не является определяющим аргументом в пользу той или иной схемы. Первоначально я разработал более сложную схему и по-прежнему использую ее в работающей мо-. дели Бастера. Межэлементные соединения во второй схеме проще расположить на печатной плате, и она больше подходит тем, кто не собирается значительно модифицировать формат управления в дальнейшем.

Первый вариант дешифратора команд движения и поворота

Логические уравнения для первого варианта естественным образом следуют из табл. 6.2. Проведем подробный вывод этих уравнений; в окончательном виде они собраны в

й

W

О 碌

工

н

I

S

S

I

g К а

寸

8

VIOdoBOU s кинм关 инн HHVWOH vdolvdesmm 口 ийоннкйи ^SK-WS

3.9 D3aQ』

О s X

3 Ё й fe

I sО

5 < Н 5

I I匕 X 3 V SSL н 工上

Н W Н X Н X

S Н

S X

工 X

Ч-Н

о

ООО

о

о

О

I о

о

о

О

ООО

о

о

ООО

о

о

о о

о

о

о

О О I

о

о

о I о

^^

^^

о

о о

о

о

I I о

о

о

о

о

О I

ъ

ООО

о

О

ООО

о

о

о

^4

I I ^м

^^

^^

о о

о

о

о

ООО

О

о

ООО

о

о

о о

о

о

о

О I О

р

о

ООО

^4

о

о

о о

о

о

о

I о о

о

о

О О I

О

о

о

о о

о

о

^^

ООО

о

о

I О О

о

о

о

о о

^4

о

о

ООО

о

^^

0I 0

о

О I

О

«■4

о

I o I

о

о

^4О

о

о о

о

Oil

о

о

О О I

^^

о о

о

О

^^

о

о

ООО

о

о

О

о

а со у*

g

9

Z

оо 6

о

^4

сч

со 寸g

HRT =42TR=8一一 HLT =421SLO= 4214-421+421SRT =421MED= 421 + 421+421SLT==421FAS= 421F =8STO= 421HRT =42TR=8一一 HLT =421SLO= 4214-421+421SRT =421MED= 421 + 421+421SLT==421FAS= 421F =8STO= 421Таблица 63ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ПЕРВОГО ВАРИАНТА СХЕМЫ ДЕШИФРАТОРАТаблица 63ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ПЕРВОГО ВАРИАНТА СХЕМЫ ДЕШИФРАТОРАРнс. 6.2. Схема первого варианта дешифратора команд движения и поворота. ИС1—ИС5-3-ЗИ-НЕ 7410, ИСб—6-НЕ 7404,Рнс. 6.2. Схема первого варианта дешифратора команд движения и поворота. ИС1—ИС5-3-ЗИ-НЕ 7410, ИСб—6-НЕ 7404,

HRT =

42T

R=8一

一 HLT =

421

SLO

= 4214-421+421

SRT =

421

MED

= 421 + 421+421

SLT==

421

FAS

= 421

F =

8

STO

= 421

HRT =

42T

R=8一

一 HLT =

421

SLO

= 4214-421+421

SRT =

421

MED

= 421 + 421+421

SLT==

421

FAS

= 421

F =

8

STO

= 421

Таблица 63

ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ПЕРВОГО ВАРИАНТА СХЕМЫ ДЕШИФРАТОРА

Таблица 63

ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ПЕРВОГО ВАРИАНТА СХЕМЫ ДЕШИФРАТОРА

Рнс. 6.2. Схема первого варианта дешифратора команд движения и поворота. ИС1—ИС5-3-ЗИ-НЕ 7410, ИСб—6-НЕ 7404,

Рнс. 6.2. Схема первого варианта дешифратора команд движения и поворота. ИС1—ИС5-3-ЗИ-НЕ 7410, ИСб—6-НЕ 7404,

табл. 6.3. Можно сразу воспользоваться готовыми результатами, но весьма поучительно проследить за выкладками；

HRT = 842 Г + 8421 =%21 (8 + 8) = 421,

HLT = 8421 + 8421 = 42Г(8 千⑧' =4方，'

SRT = 8421 +8421 = 421 (8 + 8) = 421,

SLT = 8421 + 8421 = 421 (8 + 8) = 421,

F = 8,

R = 8,__

SLO = 8421 + 8421 + 8421 + 8421 + 8421 + 8421 =

—8 (421 + 421 + 421) 4- 8 (421 +42Г+42Г) =

= (421 + 421 + 421)-(8 + 8) = 421 + 421 +42Г,

MED = 8421 4-8421 + 8421 + 8421 + 8421 十 842i =

= 8(421 + 421 4- 421) + (8 + 8)-8(421 + 421 + 42i)=

= (421 + 421 + 421) = 421 + 421 + 42匸

FAS = 8421 +8421 =421 (8 + 8) = 421,

STO = 8421 + 8421 = 421 (8 + 8) == 42L

Из табл. 6.3 нетрудно заметить, что сигналам поворота, а также FAS и SLO соответствуют очень похожие уравнения, содержащие одну логическую операцию ИЛИ над тремя младшими разрядами двоичного числа на входе. Для вычисления сигналов SLO и MED требуется несколько более сложная схема.

Практические соображения по конструированию первого варианта схемы дешифратора

Схема дешифратора приведена на рис. 6.2. В ней использовано 5 строенных вентилей ЗИ-HE типа 7410 и одна микросхема 7404, содержащая 6 инверторов. Ввиду довольно большого количества микросхем и сложных соединений ме-

жду ними целесообразно использовать плату с двусторонней печатью. Можно, конечно, воспользоваться и односторонней платой, если вас не смущает необходимость включить в схему некоторое количество перемычек.

Автономная проверка платы

Перед тем как включить схему дешифратора в систему управления Бастера, ее следует -проверить автономно. Руководством по проверке может служить табл. 6.4. Проверка со-

Таблица 64

ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ВТОРОГО ВАРИАНТА СХЕМЫ ДИШИФРАТОРА

HRT = 2

R = 8

HLT

=4

SLO =

1+2+4

SRT

=5

MED =

3+5+6

SLT

=6

FAS =

7

F

=8

STO =

0

стоит в том, что на вход подаются различные комбинации О и 1 (земля и +5 В), и замеряется напряжение на каждом выходе. Например,__соединение входов 1, 2, 4 и 8 с шиной +5 В, а входов 1, 2, 4 и 8 ——с земляной шиной должно при-； вести к появлению высокого потенциала на выходах F и ， FAS и близкого к нулю потенциала на остальных выходах.

Для устранения неисправностей в дешифраторе можно следить за состоянием соответствующих входов и выходов на плате, пользуясь полной схемой дешифратора, приведенной на рис. 6.2.

Законченную и проверенную плату установите в соответ-： ствии с рис. 6.1.j

Второй вариант схемы дешифратора команд j

Эта схема использует обычный интегральный дешифратор двоично-десятичного кода, который выполняет большую часть логических преобразований. Общим результатом этого является уменьшение сложности схемы и возможности сделать ошибки в проектировании печатной платы.

В моей первой разработке Бастера я не воспользовался этим упрощением просто потому, что эта мысль не пришла мне в голову. Интегральный дешифратор приводится в каталогах как выходная микросхема для десятичных индикато- । ров ——он переводит обычный двоично-десятичный код в 10 j сигналов управления низковольтными светящимися индика- | торами.j

.2寸Z MX-SM.MI8S “s'щхб — ss -"'B4OM sss^s aoHrtaesaslds

•Eyodoaou s BHHBSKHmN NHBWOH вао-вафнгп ①HBIHBHdB0ouo&os «2фии

Использование дешифратора основано на формате кода в табл. 6.1. Действительно было бы трудно использовать двоично-десятичный дешифратор, если бы я не спланировал формат кода так тщательно. Это может служить наглядным примером того, что часто стоит строить такие коды логически. Можно было бы сделать код совершенно произвольным способом, и при этом первый вариант дешифратора не стал бы значительно сложнее. Но я спланировал код упорядочен- ным образом, не зная заранее, что он так хорошо впишется' в другую (и более простую) схему преобразования.

Основные логические уравнения второго варианта дешифратора приведены в табл. 6.4. Фактически это те же самые ； уравнения, что и в табл. 6.3 для первого варианта дешифра- г тора; но они записаны в десятичном, а не в двоичном виде. ‘ Например, в двоичном виде HRT записывается как 4-2-1, j в десятичном виде этот же сигнал записывается как число 2.: На вход дешифратора по-прежнему поступает двоичный код, ■ но благодаря интегральному дешифратору логические урав- j нения во втором варианте выглядят значг гельно проще, чем ； в первом.，

Окончательная схема второго варианта дешифратора приведена на рис. 6.3. Отметим, что старший разряд поступает прямо на выход R. Нет никакой необходимости подавать : этот разряд на микросхему дешифратора； в результате этого「 приема для дальнейшей экспериментальной работы остаются свободными один вход (X。и два выхода (^8 и XQ.:

Для вычисления сигналов SLO и MED используются два ； вентиля ЗИ-HE и связанные с ними инверторы, на входы ко-：' торых поступают выходы интегрального дешифратора. '

Спаянную схему следует автономно проверить, как это было описано для первого варианта преобразователя. После , проверки законченная схема устанавливается в соответствии с рис. 6.1.

Панель управления для дешифратора команд движения и поворота

Хотя панелям управления посвящена вся следующая гла-: ва, можно с уверенностью сказать, что вам не терпится ； включить дешифратор как можно скорее и проще. Панель управления, которая описывается здесь, можно собрать за час или меньше. Хотя она и не дает некоторых удобств, ко-〔 торыми обладают законченные панели управления, с ее по-: мощью Бастер будет двигаться с новым двоичным форматом управления.-

На рис. 6.4 приведена Схема этой временной панели уп-: равления. Схема состоит из четырех тумблеров с двумя па-]

От дешифратора

Рис. 6.4. Схема временной панели управления дешифратора команд движения и поворота.

Рис. 6.5. Расположение тумблеров на панели управления.

рами контактов,, с которых на вход платы дешифратора команд поступают прямые и инверсные сигналы. Если тумблеры установлены, как показано на рис. 6.5, крайний левый тумблер соответствует старшему разряду, следующий тумблер—следующему разряду и т. д. Распайка должна быть сделана так, чтобы, когда тумблер установлен в верхнее положение, неинвертированные сигналы имели высокий уровень.

В первом варианте схемы дешифратора необходимы как прямые, так и инверсные значения каждого двоичного разряда. Если вы пользуетесь вторым вариантом схемы дешифратора, распаивать инверсные значения разрядов не требуется.

Панель управления можно изготовить из применявшихся ранее временных панелей управления или из пластинки дюраля размером 10X15 см. Панель управления соединяется с платой дешифратора команд посредством двухметрового кабеля.

Установив временную панель управления, задайте Бастеру различные команды и заметьте его реакции на них.. Сравните это с содержимым табл. 6.1. (В это время стоит начать запоминать команды.)

С этого момента исключается возможность одновременной подачи противоречивых команд, например одновременного поворота налево и направо.

Глава 7*

ЗАВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ НАД БАСТЕРОМ I

Эта глава посвящена завершению работы над Бастером I. Под управлением 4-разрядных двоичных слов система выполняет 16 различных действий. Единственный автоматизм заключается в управлении выходом в центр, который выводит механизм поворота в среднее положение прн отсутствии команд поворота на входе дешифратора команд.

Бастер I едва ли является роботом. Практически он лишь недалеко ушел от усовершенствованной игрушки, способной поворачивать. Это утверждение звучит несколько парадоксально, если подсчитать труд и средства, вложенные в него, однако при современной технологии успех всякого предприятия возможен только при реалистическом взгляде на вещи, а Бастер все-таки не робот, по крайней мере сейчас.

' Несмотря на свою очевидную ограниченность, Бастер все же уникален. Немного есть любительских разработок в области науки и техники, которые в перспективе могут превратиться в нечто более значительное и совершенное. Бастер из их числа.

Настоящая глава служит двум целям. Во-первых, дать экспериментатору обзор всего, что было сделано до настоящего времени. Во-вторых, предложить некоторые дополнения и усовершенствования, которые сделают Бастера более занимательным и «послушным». '

Обзор сделанной работы

Полная диаграмма соединений между различными блоками Бастера I приведена на рис. 7.1. Выходом системы управления являются двигатели движения и поворота, а ее входом ——4-разрядное двоичное управляющее слово.

Источник питания (гл. 2) обеспечивает выходные усили- 1СЛ0 и оба двигателя напряжением питания +6 В. Источник напряжения 十12 В обеспечивает питанием выходные реле и ДЗа регулятора напряжения 十5 В. Регуляторы дают стабилизированное напряжение 十5 В для питания микросхем серии 7400.

7

/

5-s DEOdogouy goxnhlnGsm

WOE-s ，odogou 1й 曾复与3У 5 1Й aHond AHS &g woRg wss 居 OMquoL 3 s

§-

①y、7

WOEOdDgou tinHa-Dduh QER §Jahn20lf

磔在叩Q—99 + ^ / M s^

w

im Lp

xj'z

R忐¥0h

ЗЕНО-од wogdau g 0*qK0~

4ZW£

^.3 9r s^§i ёяе

KGas

5 +

」7s -

17大 (9 忌)OEOdogou

о odoEDaBnmaDEOau

y

廿

缈wa£

仙+

SVd

G9W

01S

^эшд^£Я1/оиэп ан)—

mas95+S力9喇0^9

华-2)8書*n- 5ёаоав ВПНЗУ $0& 0sу

Дешифратор команд движения и поворота (гл. 6) принимает с панели управления 4-разрядные двоичные управляющие слова и преобразует их в сигналы управления, которые управляют блоками движения и поворота. Дешифратор команд связан с панелью управления двухметровым кабелем.

Оба варианта схемы дешифратора команд выдают один н тот же набор выходных сигналов, но их входные сигналы несколько различаются. Так, в первом варианте дешифратора требуются как прямые, так и инверсные значения разрядов управляющего слова, а для второго варианта достаточно только прямых сигналов.

Плата управления скоростью движения (гл. 4) отвечает за преобразование входных сигналов, задающих скорость, в широтно-модулированные импульсы. Выходной сигнал блока управления скоростью обозначен So・ Одна из функций платы усилителей реле (гл. 3) состоит в усилении сигнала So, что увеличивает его мощность до величины, достаточной для уп* равления двигателем.

Логическая плата управления поворотом (гл. 5) принимает сигналы управления поворотом от дешифратора команд и сравнивает их с текущим положением механизма поворота передних колес. Сигналы обратной связи о положении механизма поворота поступают от набора контактных датчиков с магнитоуправляемыми контактами.

Блок управления поворотом выдает только два выходных сигнала Mr и Ml. Высокий потенциал на этих шинах появляется в тех случаях, когда необходим поворот колес вправо или влево. Эта система является пока единственной системой с электромеханической обратной связью, входящей в состав системы управления Бастера.

Плата усилителей реле усиливает сигнал So по мощности. Она также усиливает сигнал управления направлением движения и сигналы управления поворотом до уровня, достаточного для срабатывания реле на плате реле (гл. 3). Последняя обеспечивает изменение знаков напряжений, поступающих на двигатели движения и поворота. Полярность напряжения, поступающего на двигатель движения, определяет направление движения Бастера (вперед——назад), а полярность напряжения на двигателе поворота определяет направление вращения механизма поворота.

Приспособление для контроля напряжений

При работе с системой Бастер I наибольшее неудобство состоит в том, что рано или поздно аккумуляторы разряжаются до напряжения, при котором Бастер становится медлительным. При нормальной работе нельзя избежать разряда аккумуляторов, однако необходимо следить за их

67 3*

6-позицмыйI переключатель

I (Radio Shack 2lS'1386)

Питание +制о

勿7而 напр. +56 ⑷ vо

©7龙 нопр. +5В(В)^о

'Питание "26 о

ЗемляЗемля"о КонтрольГнездо для конт- ■рольного нробоМ •

Земля

Земля

Рис. 7.2. Предлагаемая схема для контроля напряжений.

У—вольтметр постоянного тока ео шкалой 0—15 В (Radio Shack 22-036).

напряжениями. Идея состоит в том, чтобы вернуть Бастера] на подзарядку аккумуляторов до того, как они разрядятся ниже допустимого уровня.

На рис. 7.2 изображена схема приспособления для контроля напряжений. Это приспособление помогает следить за напряжениями источников питания. В схеме дополнительно предусмотрена возможность использовать вольтметр для проверки логических уровней в любой точке системы. Всякий, кому приходилось устранять неисправности, оценит эту возможность по достоинству.

Отрицательный вывод вольтметра со шкалой 0—15 В подключен к общей точке источников питания. В положении переключателя +6 В положительный вывод вольтметра подключается непосредственно к аккумулятору, подающему питание на двигатели движения и поворота. Эта точка удобна для проверки, так как наиболее вероятно, что этот аккумулятор разрядится первым.

Два положения переключателя 十5 В дают возможность проверить напряжения на выходах стабилизаторов напряжения 十5 В. Эти контрольные точки тоже важны для нормальной работы, так как низкое напряжение питания логических микросхем может привести к ошибкам в их работе.

В четвертом положении переключателя вольтметр подключается к источнику питания +12 В. При движении по полу это напряжение не столь критично, как 4-5 В и 十6 В, однако крайне желательно проводить двойную проверку выходного напряжения зарядного устройства для аккумуляторов, особенно в тех случаях, когда оно снабжено только амперметром.

В последнем положении 6-позиционного поворотного переключателя положительный вывод вольтметра через обыч-. ный разъем подключен к проводу, с помощью которого мож^Л но измерять напряжения н проверять логические уровни 电

любом месте системы. С помощью этого приспособления можно осуществить все проверки напряжения описанные в связи с логическими схемами Бастера.

Панели управления

В конце гл. 6 была описана довольно простая панель управления; она, по-видимому, более полезна для проверки работы дешифратора команд, чем для чего-либо другого. В этом разделе описываются два основных класса панелей управления: требующие задания с помощью тумблеров 4-разрядного двоичного числа и панели, в которых команды описываются на более естественном языке. Последние освобождают от необходимости постоянно пользоваться таблицей соответствия команд и двоичных кодов или запоминать ее.

Двоичные панели управления с запоминанием команды

■Панель управления этого типа показана на рис. 7.3. Для хранения числа, заданного с помощью набора из 4 переключателей, в ней использован 4-разрядный регистр-защелка. Наберите на переключателях требуемое управляющее слово, после чего нажмите кнопку《запись》. Схема передает набранный код на дешифратор команд движения и поворота и хранит код до следующего нажатия кнопки 《запись》 не- зависимо от положения ключей.

Основное преимущество этой панели управления состоит

Рнс. 7.3. Схема двоичной панели управления с запоминанием команды. S1 —S4 — переключатели с одной парой контактов; 55 — кнопка с нормально разомкнутыми контактами к ИС1— 4-разрядныЙ регистр-защелка 7475; * —выходы О не нсполь* эуются во втором варианте схемы дешифратора.

69

в том, что набирать новую команду можно в то время, когда Бастер исполняет предыдущую.

Прямые выходы О\ ——。8 непосредственно соединяются с соответствующими входами дешифратора 1——8. ^Инверсные выходы панели управления подаются на входы 1——8 в первом варианте схемы дешифратора и не используются во втором варианте.

Схема представляет собой тривиальный пример использования обычного 4-разрядного регистра-защелки. Пока кнопка S5 находится в ее нормальном разомкнутом положении, выводы 4 и 13 соединены с земляной шиной через сопротивление 150 Ом, и любые изменения положений тумблеров не проходят на выходы. При нажатии кнопки S5 напряжение 十5 В попадает непосредственно на выводы 4 н： 13, в результате чего состояние ключей на входе записывается в регистр и появляется на выходе. Если переключи-； тели S1 и S2 находятся в прямом положении (十5 В), а два других — в противоположном положении (0 В), в момент нажатия кнопки 《запись» на выходах регистра появляется код 1100. Это состояние выходов будет сохраняться до тех пор, пока не будет набран новый код и не будет нажата снова кнопка 《запись», .

Для установки микросхемы можно воспользоваться стан-| дартной панелью с 16-ю гнездами, предназначенной для микросхем с двойным параллельным расположением вывоЯ дов. Панель для микросхемы закрепляется на обратной стороне панели с тумблерами; можно использовать панелт управления, описанную в конце предыдущей главы.

Двоичная панель управления с запоминанием и сбросом

Однажды я показывал Бастера небольшой группе студентов инженерного отделения. Поставив Бастера на длинный стол, я стал демонстрировать его возможности. В это время система управлялась от двоичной панели управления с запоминанием, описанной в предыдущем разделе. Один любознательный студент решил попробовать управлять машиной и задал команду 1111 (FFAS). Бастер рванулся и помчался поперек стола. Прежде чем оцепеневший студент успел набрать 0000 на входных ключах и нажать кнопку《запись», Бастер достиг края стола и свалился, к счастью, на крепкие руки студентов. Эта захватывающая дух история побудила меня сделать панель управления со сбросом ——специальной кнопкой «опасность», которая задает команду останова независимо от того, какая команда была задана перед этим.

Схема этой панели управления приведена на рис. 7.4. Как и в предыдущем варианте, в ней используется регистр-за-

Рис. 7.4. Схема двоичной панели управления с запоминанием со сбросом. ИС1 —4-2И-НЕ 7400, ИС2—4-разрядный регистр-защелка 7475; Si —S4 —переключатели с одной парой контактов; КН 1 — кнопка с нормально разомкнутыми контактами； КН2—кнопка с одной парой контактов.

щелка 7475, но она имеет дополнительно набор вентилей И-НЕ, которые блокируются при нажатии кнопки《опасность》 (КН2). Так как вентили инвертируют логические уровни на входах регистра, поступающие на входы дешифратора прямые и инверсные выходы регистра следует поменять местами.

В нормальном положении кнопки《опасность》на один из входов всех вентилей поступает сигнал +5 В, что дает возможность инвертированным состояниям ключей попасть на входы регистра. Нормально регистр находится в состоянии хранения благодаря нулевому потенциалу на выводах 4 и 13, при нажатии кнопки《запись》 (КН1) сигналы появляются на выходах.

При нажатии кнопки «опасность» на выходах всех вентилей появляются высокие потенциалы, так как один из входов каждого вентиля закорачивается на землю через сопротивление RL Этим, однако, не исчерпывается действие кнопки «опасность». При ее нажатии на входы регистра 4 и 13 подается потенциал 十5 В, что имитирует нажатие кнопки «запись». Таким образом, при нажатии кнопки《опасность» на всех входах регистра появляются высокие потенциалы, и 9TH уровни записываются в регистр.

Двоичный код на выходе регистра . является инверсным, а поэтому соединения с дешифратором команд движения и /;:| поворота должны быть соответствующим образом модифици- | рованы по сравнению с показанными на рис. 7.3. J

Панель управления с командами на естественном языке Я

Экспериментаторы, которым трудно пользоваться двоич斗 ными управляющими кодами, могут изготовить панель управ-， ления, которая автоматически генерирует соответствующий двоичный код при включении некоторого тумблера. Схема этой панели управления приведена на рис. 7.5,0. В ней использован тумблер (S1) для задания направления движе- ния Бастера и семь кнопок, задающих скорость движения углы поворота.Я

□。8□。8Рис. 7.5. Панель управления с командами на естественном языке.Рис. 7.5. Панель управления с командами на естественном языке.8^0^о^о^о8^0^о^о^о

□。8

□。8

Рис. 7.5. Панель управления с командами на естественном языке.

Рис. 7.5. Панель управления с командами на естественном языке.

8^0^о^о^о

8^0^о^о^о

а — схема; б — расположение кнопок. S1—переключатель с одной парой контактов； КН 1 — КН7 — кнопки с одной парой контактов; ИС1> 3—2-4И-НЕ 7420, ИС2—6-НЕ 7404.

Схема представляет собой непосредственную реализацию логических уравнений, приведенных в табл. 7.1. Эти уравнения получены из основной таблицы истинности дешифратора команд (см. табл. 6.2).

Таблица 7.1

ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ПАНЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ С КОМАНДАМИНА ЕСТЕСТВЕННОМ ЯЗЫКЕ

5 н SLO + MED + SR + FASS = HL + SR + SL + FAS

3 = HR + MED + SLO + FAS5 F

Примерное расположение элементов на панели управления показано на рис. 7.5,6. Соединение с дешифратором осуществляется обычным кабелем длиной 2—2,5 м. Прямые выходы панели управления поступают непосредственно на соответствующие входы дешифратора; если используется первый вариант схемы дешифратора, необходимо подать в схему также инверсные сигналы.

При использовании этой панели управления с помощью переключателя задается направление движения и нажимается одна из кнопок команд. Важно, чтобы в каждый момент времени было нажато не более одной кнопки, так как в этом слу・ k*iae будет выдаваться неверный код. В кнопке 《опасность» необходимости нет, так как машина остановится, как только все" кнопки будут отпущены.

Панель со смысловым расположением гнезд

Экспериментаторы со вкусом к усовершенствованному управлению (и соответствующими финансовыми возможностями) могут разработать весьма интересные способы управления Бастером I. Примером может служить схема, изображенная на рис. 7.6. Эта схема имеет 14 входных гнезд,——все .команды дешифратора, за исключением двух команд останова. В гнездо можно вставить заземленный штеккер («волшебную палочку》)一это подаст на Бастер соответствующую команду. Например, если шгеккер вставлен в гнездо FHRT, схема автоматически генерирует двоичный код FHRT (1010).

Предлагаемое расположение гнезд на панели управления приведено на рис. 7.7. Обратите внимание на то, что положение каждого гнезда связано с тем действием, которое задает эта команда.

Эта основная идея допускает множество модификаций и усовершенствований, однако предоставим их разработку изобретательному экспериментатору. Например, пару гнездо—штеккер можно заменить нормально разомкнутыми

RFAS

78

R8

^JIO RIO ~ шту^-г^—)-< >

RW47-

RMED

JR

RHRT

7/5

ASLO

+55

口

Земля

О'

力 RI

>1=1

睜>Т4尹

FS”斗产Ъ，

К выводам /4всех "0

К выводам 7施ex ИС

Пробод co штекером

Рис. 7.6. Схема панели управления со смысловым расположением гнезд.Z1—Z14 —гнезда; RI—R]4-2,2 кОм. 0,5 Вт; ИС1 — ИС4-2-4И-НЕ 7420. ИС5 —4-2ИЛИ-НЕ7402, ИС6-6-НЕ 7404.

FFAS FSRT

RHLT

RSLT

FMED FHRT

Рис Л7. Панель управления со смысловым расположением гнезд.

магнитоуправляемыми контактами. При этом задача управления движением Бастера по полу сводится к задаче движения «волшебного перстня» над контактами, скрытыми за тонкой пластинкой (само собой разумеется, что на перстне закреплен маленький постоянный магнит).

Описание системы Бастер I я закончу призывом ко всем экспериментаторам, имеющим дело с роботами, которые имеют соответствующее чувство юмора или вкус к экзотике (что, по-видимому, тесно связано с продолжительным занятием электроникой): сделайте такую панель управления Бастером, которая поразит ваших друзей и убедит их в том, что вы истинный гений.

Глава 8

СЕЛЕКТОР КОМАНД

Подлинной сущностью современной робототехники является создание машин, способных ставить себе цели, оценивать условия окружающей среды и реагировать соответствующим образом. Бастер I еще далек от этого уровня. Он лишь немногим сложнее простого электрического автомобиля, полностью управляемого оператором. Логическая плата управления поворотом реализует некоторые автоматические действия, но в остальном Бастер I едва ли является самостоятельным созданием. Он делает то, что ему задают, и очень немного сверх того.

Эта и последующая глава значительно приближают нас к тому моменту, когда Бастер превратится в создание со своим собственным разумом. Этот переход, однако, совершается постепенно; для него необходимо изготовить 5 печатных плат, панель индикации на светоизлучающих диодах (СИД) и панель управления. Но даже после этого наблюдатель не заметит больших изменений в поведении Бастера. Время и деньги, затраченные на эти усовершенствования, не принесут значительных результатов, по крайней мере сразу.

Как видно из рис. 8.1, селектор команд подает на вход дешифратора команд движения и поворота одно 4-разрядное двоичное управляющее слово. Ранее дешифратор команд получал управляющие слова- от ручной панели управления Бастера I. Теперь он получает их от селектора команд.

На вход селектора управляющие слова поступают из различных блоков Бастера II. Четыре 4-разрядных канала поступают на селектор команды с высоким приоритетом, а еще 4 канала поступают на вход селектора команды с низким приоритетом. Входные данные ——до восьми каналов — сортируются и подаются на выходной блок, который посылает наиболее приоритетное управляющее слово на входы дешифратора команд и на панель индикации.

Хотя селектор команд принимает до восьми управляющих слов одновременно, Бастер может выполнять лишь одну команду в каждый момент. Это означает, что необходима схема, которая бы решала, какое из восьми управляющих слов на входе ——и часто противоречащих друг другу ——должно попасть на вход дешифратора команд. Эта задача выбора 76

Рис. 8.1. Блок-схема системы выбора команд.

приоритетов в значительной степени решается платой управления селектором.

Роль блока управления селектором станет ясной еще до ^завершения работы над системой Бастер II. Сейчас достаточно сказать, что этот блок необходим для правильной реакции Бастера на окружающую его среду, и именно эта способность делает Бастер уникальным.

Короче говоря, селектор команд представляет собой интегративную функцию, свойственную человеческому мозгу. Данные, входящие извне, сходятся в этом блоке, который оценивает их с учетом текущей обстановки. После принятия решения наиболее подходящая команда передается на исполнение.

Разумеется, действия Бастера изменяют внешнюю среду и меняют условия, в которых принимается следующее решение. В некотором смысле Бастер запрограммирован так, что он способен думать о себе, и именно этим он отличается от машин любого другого класса, существующих в мире сегодня.

Эта глава посвящена разработке, изготовлению и установке плат селекторов команд с низким и высоким приоритетом, выходного блока и панели индикации. В гл. 9 рассматриваются блок управления селектором, панель автономного ручного управления и буфер, находящийся между ними.

Выходной блок и панель индикации

Плата выходного блока и панель индикации непосредственно связаны со схемой дешифратора команд движения

□ a’

Рис. 8.2. Схема выходного блока.

ИС1 —6-НЕ 7404, ИС2 —4-2ИЛИ-НЕ 7402; Ql —Q4 — 2N697.

и поворота; как видно из рис. 8.2, выходной блок выдает управляющее слово как в прямом, так и в инверсном коде. В системах с дешифратором команд, изготовленном по схеме первого варианта, используются все выходные сигналы, во втором варианте дешифратора используются только пря* мые выходы.

Выходной блок содержит также буферные транзисторные усилители, предназначенные для управления СИД панели индикации. СИД загораются, когда соответствующие выходные разряды устанавливаются в 1, что дает оператору возможность видеть, какая из 16 возможных команд поступает на дешифратор.

Принципы работы

На входе блока стоят двухвходовые вентили типа ИЛИНЕ, которые объединяют два 4-разрядных управляющих слова в одно. Инверсные состояния разрядов снимаются непосредственно с выходов вентилей ИС2. Содержащиеся в ИС1 инверторы дают неинвертированные значения разрядов.

Неинвертированные сигналы поступают также на базы четырех транзисторов (Q1 — Q4). Эти транзисторы управляют СИД панели индикации, которые имеют общие аноды (рис. 8.3). Резисторы служат для задания режима работы транзисторов.

，Рис. 8.3. Панель индикации на СИД.

а—схема; б —печатная плата. Все СИД рассчитаны на ток 20 мA^ прямое падениенапряжения 1.6 В； точка указывает катод*

При появлении высокого уровня на одном из входов блоЯ ка выход соответствующего вентиля ИЛИ-HE переходит в состояние с низким потенциалом. Этот сигнал появляется на выходе О’. Инвертор меняет уровень, который затем посту- пает на выход О，и одновременно открывает транзистор. От- крытый транзистор дает ток, необходимый для загорания СИД в его коллекторной цепи.

Детали конструкции

' Плата выходного блока обрезается до стандартного для все询 системы размера 100 X 150 мм. Плата индикации, которая показана на рис. 8.3, устанавливается на задней поверхности стойки с печатными платами, поэтому она может быть меньшего размера, например 100X 75 мм.

Замечания 孔。установке и проверке

Задвиньте плату выходного блока в стойку непосредственно над дешифратором команд и запаяйте 4 соединения между выходами О' и соответствующими входами дешифратора. При этом может быть весьма полезной схема распайки, приведенная на рис. 8.6. Если в системе используется дешифратор в первом варианте, сделайте аналогичные соединения Для инверсных сигналов. Если дешифратор выполнен во втором варианте, инверсные выходы платы выходного блока остаются свободными.

Изготовьте 5-жильный кабель для связи панели индикации с платой и распаяйте его. Руководством служит схема распайки на рис. 8.6.

Для проверки работы выходного блока и панели индикации отключите двигатели движения и поворота от источника питания и закоротите на земляную шину все входы с низким приоритетом PL. Подавая напряжение 十5 В на каждый из входов с высоким приоритетом РН, следите за состоянием СИД. При подаче напряжения на вход PHi должен загораться светодиод Аь при подаче напряжения на вход РН2 ——L2, При проверке должны загораться СИД, соответствующие входам, на которые подано 4-5 В. Аналогичным образом после заземления всех входов РН проверяются входы PL： например, £】должен загореться при подаче напряжения на вход PLi，

Сейчас вы снова можете запустить Бастера, подсоединив на соответствующие входы РН выходы одной из панелей управления, описанных в гл. 7. Неиспользуемые входы PL следует закоротить на землю.

Поданные на выходной блок с помощью временной панели управления управляющие слова будут управлять Ба-

стером как обычно. А панель индикации, которая показывает заданную команду, делает это несколько более занимательным.

Селекторы команд

Селекторы команд работают подобно реле с четырьмя парами контактов, которые замыкаются при подаче управ- ляющего сигнала. Полная система управления Бастера может иметь 8 идущих одновременно команд, но эта система 《реле》пропускает лишь одну из команд на управление движением и поворотом Бастера.

Принципы работы

Схема одного селектора команд (реле) приведена на рис, 8.4. D — входы, причем О1 означает код, поступающий от источника управляющих слов номер 1. Индекс указывает номер разряда кода OL Например, Dl\ означает бит 1 управляющего слова по каналу № 1, а £)1г — бит 2 того же кода 8-4-2-1.

Обычно управляющие слова поступают на входы все время. Пока по разрешающей шине G。】на каждый из вентилей И-НЕ поступает низкий потенциал, сигналы не про- ходят на следующий каскад. Подобно реле с четырьмя па- рами，контактов прохождение данных между входом и

Остальные каналыОстальные каналыОстальныеканалы«Остальныеканалы«Остальные^каналы 1Остальные^каналы 1ОстальныеканалыОстальныеканалыВЦ • 6С1 +^стольные \ каналы,^^

Остальные каналы

Остальные каналы

Остальныеканалы«

Остальныеканалы«

Остальные^

каналы 1

Остальные^

каналы 1

Остальныеканалы

Остальныеканалы

勿 2 '励 7 + Остальные [каналы,.!)2

,勿.发/ + Остальные \ каналы „Оя “

0勿•劭/ + Ослюльны^ \каналы „D^

Рис. 8.4. Схема прохождения одной команды через плату селектора команд.、

D32

2" U-6

2 5产

EH—

Sd3 —

ЕЪП

灰4

□—

2-8

2-/3

2必*2一"

加8

□-_

^ К 14, 2%, 3-例4~心，

□следующим каскадом разрешается и блокируется одним разрешающим сигналом — в данном случае G^. Когда на шине Gdi низкий потенциал, «контакты реле» разомкнуты, но при высоком потенциале на GD\ «контакты реле》замыкаются и передают код на следующий каскад.

Два селектора команд содержат четыре 4-разрядных канала или «реле». Четыре канала на каждой плате сводятся к двум с помощью четырехвходовых вентилей И-НЕ, а последние сводятся в один в выходном блоке. На этом этапе важно осознать, что все восемь входов могут одновременно принимать управляющие слова от соответствующих схем. Однако лишь одно «реле》включено в каждый момент времени;

吻这

Gdz gD3

+58 Земт

能*舞専若倉翡舌鑫嘗

Селектор команды с высоким приоритетом

££2】s3尽很岂^ай^оа 口首9 в

Все D-выходы от будущих блоков системы управления

3-6

5-/4,6-/4\£ 早

RjK忆27就U"* 4-7.5-7,6-7

Рис. 8.5. Полная схема одной из плат селектора команд.ИС1, 2. 4, б —4-2И-НЕ 7400, НСЗ, 6-2-4И-НЕ 7420.

G，5 G〃6 励7 GD8 +5B Земля

氏N52s

舌 NHd Rd

0

82患"

4 厶2 厶4

厶8

+58

^ дешифраторукоманд

Панель инби- кации на СИД

Входы остальные индикатор^- (зфезербировйно на будущее)

11111111 11111

Селектор команды с низким приоритетом

Рнс. 8・6・ Схема распайки плат селекторов команд, выходного блока ипанели индикации.

выработка такой комбинации управляющих сигналов Go, которая пропускает наиболее приоритетный управляющий код через всю схему, обеспечивается блоком управления селектором.

Полные логические управления работы селектора команд с высоким приоритетом РН приведены в табл. 8.1. Уравне-

Таблица 8.1

ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ПЛАТЫ СЕЛЕКТОРА КОМАНД РН

d 0Q1[Gd] + ^口瓜 + °3]G°3 + D4.D4，

°2 ™ O^Gdi + D2?Gd2 + ^32GD3 + D42Gd^

O4 = D14Gd1 + D24GD2 4- D34GD3 + D44GD4,

。8 в OlgGoi + ^28^D2 + D3gGQ3 + ^48^D4»

где Dn — 4-разрядный код в канале п, м = 1, 2, 3, 4;

D九А ——尼•立 разряд кода в канале n (1, 2, 4 или 8);

九一разрешающий сигнал n-го канала.

ния для платы команд с низким приоритетом PL имеют тог же вид с учетом замены РН на PL и каналов 1-4 на каналы 5-8.

Полная схема платы селектора команд с высоким приоритетом приведена на рис. 8.5. Аналогичная плата принимает сигналы по каналам 5-8, ее выходы обозначаются PL (для окончательной ясности см. рис. 8.6).

Детали конструкции

В системе Бастер II не используются все восемь каналов управляющих слов. Тем не менее следует сейчас изготовить и установить обе платы, заземлив все неиспользуемые входы. Необходимость иметь сейчас восемь каналов объясняется тем, что система установки приоритетов (блок управления селектором, рассматриваемый в следующей главе) присваивает приоритеты поступающим командам в соответствии с каналами, по которым они поступают. Некоторые команды Бастера II имеют высокий приоритет и должны поступать на селектор РН, а команды Бастера II с низким приоритетом должны поступать на плату PL. Изготовьте две одинаковые платы селекторов, пометив одну РН и каналы 1-4, а другую PL и каналы 5-8.

Замечания по установке и проверке

К этому моменту выходной блок и панель индикации должны быть установлены и правильно работать. В связи с тем что проверка селекторов команд может быть довольно

'ромоздкой, я решил проверить готовые платы после их становки.

Задвиньте платы в стойку над платой выходного блока. 1етко пометьте платы РН и PL таким образом, чтобы исключить возможность путаницы прн добавлении в дальней- weM новых команд. Положение плат относительно выходного

Таблица 8.2

ТАБЛИЦА ПРОВЕРКИ ПЛАТ СЕЛЕКТОРА КОМАНД

Входные сигналыСостояния светодиодов панелн индикации

GD1

Dll

П2

П4

D】8

-5

厶2

%

厶

0

0

0

0

Выкл

Выкл

Выкл

Выкл

0

0

0

0

Выкл

Выкл

Выкл

Выкл

1

0

0

0

Выкл

Выкл

Выкл

Выкл

1

0

，0

0

Вкл

Выкл

Выкл

Выкл

0

1

0

0

Выкл

Выкл

Выкл

Выкл

0

1

0

0

Выкл

Вкл

Выкл

Выкл

0

0

1

0

Выкл

Выкл

Выкл

Выкл

0

0

1

0

Выкл

Выкл

Вкл

Выкл

0

0

0

1

Выкл

Выкл

Выкл

Выкл

0

0

0

1

Выкл

Выкл

Выкл

Вкл，

1

1

1

1

Выкл

Выкл

Выкл

Выкл

1

1

1

1、

Вкл

Вкл

Вкл

Вкл

Примечания: 1. О —соединение иа землю; 1 —соединение иа шину +5 В. 2. Эта же проверка осуществляется по всем 8 каналам. При этом используется соответствующий управляющий сигнал Gp, выхо- ' дами служат одни и те же светодиоды панели индикации. 3. При проведении этой проверки все неиспользуемые сигналы ，Gq закорачиваются на землю.

блока не имеет значения— при условии, что они четко помечены.

Распаяйте все выходы плат РН. и PL на соответствующие входы платы выходного блока (см. схему расйайки на рис. 8.6). Подведите к платам питание и отключите питание от двигателей движения и поворота.

Шаг за шагом проверьте логические; схемы в соответствии с табл. 8.2. о

Чтобы снова запустить Бастер, подайте на входы Dli, Dl^ QI4 и Q18 платы РН выходы одной из временных панелей управления, описанных в гл. 7. Подайте напряжение +5 В на вывод боь чтобы снять блокировку с входных вентилей канала D1. Все остальные входы селекторов команд закоротите на землю до тех пор, пока они не понадобятся. Бастер будет реагировать на команды ручного управления обычным, образом.

Глава 9

УПРАВЛЕНИЕ СЕЛЕКТОРОМ КОМАНД

В предыдущей главе был описан селектор команд, выбирающий одну из восьми команд, поступающих на него от различных блоков системы управления Бастера, и подающий ее на вход дешифратора команд. Для выбора команды ему необходимы коммутирующие сигналы GD. Большинство блоков, от которых могут поступать команды, еще не реализовано, но когда это будет сделано, описываемая в этой ■ главе плата управления селектором команд будет в основном ； обеспечивать правильное формирование сигналов GD — не бо- ■ лее одного одновременно и в порядке приоритетов» Связь платы управления селектором с уже построенной системой ； управления показана на рис. 8.1 предыдущей главы.]

Большинство входных сигналов поступает на плату управ-: ления от буфера. Буфер выполняет несколько функций, но 扌 в основном он обеспечивает согласование команд оператора | с автономными действиями Бастера.j

Сейчас, по-видимому, целесообразно разобраться, чем же j собственно интересен Бастер. Вся работа над проектом ста- < новится фактически бесполезной, если вы хотите полностью ; контролировать машину в каждый момент времени. В этом " случае вам лучше заняться значительно менее сложной системой типа радиоуправляемой модели самолета. Бастер может действовать автономно в течение неопределенного промежутка времени, передвигаясь с места на место, исследуя источники громкого шума, двигаясь за ярким светом и возвращаясь к зарядному устройству при разрядке аккумуляторов. Настоящая цель всей программы Бастера состоит в создании машины, которая действует и реагирует подобно примитивным животным. Значительно приятнее и интереснее следить за собственным поведением бастера, чем гонять его по полу с помощью дистанционного управления. Не менее важно ставить Бастеру некоторые общие цели. Как приятно, задав ему цель, следить за тем, как он изо всех сил старается достичь ее, зачастую бестолково, но подчас с поразительной ловкостью. Буфер в основном обеспечивает согласование поставленной вами задачи с собственной рефлекторной активностью Бастера.

Цели и основные режимы поведения Бастера задаются г помощью переключателей местной панели управления (см. блок-схему на рис. 8.1). Эта панель управления размещается на самом Бастере. Панель дистанционного управления, с помощью которой можно делать практически то же самое, будет установлена на этапе Бастер III. С этого момента местная панель управления будет дублировать панель дистанционного управления и служить пультом для проверки системы.

Подобно схемам, описанным в гл. 8, большинство из рассматриваемых в этой главе схем не будет по-настоящему использоваться до тех пор, пока не будут установлены соответ- 二твующне блоки системы управления. Не следует пытаться сократить затраты за счет схем, не приносящих непосредственной пользы. Все части рассматриваемого блока выбора команды тесно связаны друг с другом, и дальнейший успех зависит от того, насколько тщательно и полностью изготовлена и проверена эта часть системы управления.

Приоритеты действий Бастера

Бастер способен выполнять команду (4-разрядный двоичной код), поступающую от одного из восьми различных блоков. Каждый из таких блоков системы управления управляет совокупностью действий, направленных на достижение некоторой цели. К настоящему времени был использован лишь один такой блок ——одна из временных панелей управления, описанных в гл, 7. Начиная с этого момента, число таких блоков будет возрастать; а в заключительных главах будет показано, что на один из восьми основных блоков можно возложить любое число дополнительных функций.

Каждому действию Бастера следует придать определенный приоритет. Тзкнм образом будет решена проблема определения того, какое из восьми управляющих слов следует передавать на вход дешифратора команд. Старшие приоритеты присваиваются основным рефлекторным действиям Бастера——они необходимы для того, чтобы он мог работать. Например, высший приоритет присваивается командам блока 《отъезд》， который рассматривается в гл. 10. Этот блок уводит Бастер от стен, мебели и других объектов, препятствующих его движению. Следующий приоритет присваивается командам блока «голода, описание которого начинается в гл. 11 и заканчивается в гл. 15. Этот блок обнаруживает, что аккумуляторы разряжены ниже допустимого уровня, и возвращает Бастера к зарядному устройству, прежде чем Бастер «умрет голодной смертью» в результате полной разрядки аккумуляторов.

Команды, поступающие с панели управления, имеют от-專 носительно низкий приоритет. Это согласуется с нормальным^ поведением животных, например, почти невозможно обучить ] собаку делать что-либо, противоречащее ее безусловно-реф-' лекторному поведению. Очень трудно научить собаку бежать |

Таблица PJJ

ПРИОРИТЕТЫ ДЕЙСТВИЙ1

Действие

Разрешающий сигнал

Сигнал имитации действия

Сигнал блокировки действия

автоматический

ручной

—

—

s/M)

E2f

—

s2s (М, D)

S2JM, D)

S3f

—

、S3s (M)

S3JM, D)

%4

—

s4f (M)

—

&D5

S5f

一

—

—

GD6

S (M, D)

—

—

&D7

—

S (M, D)

—

—

Gq8

—

S8f (M, D)

—

—

Gdd

Основное состояние

прямо на кирпичную стену или приносить палку, когда она умирает с голоду. Бастер ведет себя так же.

Блоки «отъезд》и «голод» упомянуты здесь лишь для го-: го, чтобы дать некоторое представление о цели введения при- | оритетов. В этой главе приоритеты описываются самым об-； щим образом, а привязка к конкретным блокам осущест-' вляется по мере необходимости в дальнейшем.j

Каждый из восьми основных блоков имеет свой приори- j тет; приоритеты обозначены G〃一Gd8 (табл. 9.1), причем : высшим является G。】，а низшим ——GD^

Все действия и их приоритеты приведены в табл. 9.1.； В ней показаны также сигналы извне или от панели управ-' ления, вызывающие эти действия. В столбце «действие» пере- j числены управляющие сигналы (те самые, которые посту-] пают на плату селектора команды) в порядке убывания при- i оритета. В колонке «разрешающий сигнал» собраны сигналы ； автоматического или ручного запуска соответствующего дей- i ствия. Обратите внимание, что первые три действия запускаются автоматически. Это рефлексы Бастера. Пять оставшихся разрешающих сигналов устанавливаются с помощью ' ключей на панелях местного (М) или дистанционного (D); управления. С помощью этих сигналов оператор может за- j

давать общие режимы поведения Бастера Или ставить ему цели.

Возможность имитации действия (колонка «сигнал имитации действия») предназначена для специальной проверки, которую можно задать вручную. Аналогично устанавливаются приведенные в последней колонке сигналы блокировки, которые используются в условиях аварии или при специальной проверке..

Плата управления селектором команд

Хотя в настоящий момент назначение платы управления селектором кажется весьма абстрактным, результат ее работы довольно очевиден: формирование управляющих сигналов Gd, которые затем поступают на платы селекторов команд, описанные в предыдущей главе. Все входы платы управления- селектором, за исключением сигналов Si〃 S哥 и S骄， поступают с платы буфера.

Логические уравнения

В табл. 9.2 приведены логические уравнения, составляющие основу схемы управления селектором. Они выводятся непосредственно из табл. 9.1; уравнения выписаны таким об- 卩азом, чтобы наглядно отражать приоритеты. .

Таблица 9.2

ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ, ОПИСЫВАЮЩИЕ РАБОТУ СХЕМЫУПРАВЛЕНИЯ СЕЛЕКТОРОМ

^D2 = ($2f + §2s) * 少'%1 - _ ,-

G/)3 = ($3f ± 邑二 §3匸 ^D1 ' Gq2

。£>4 = S纣 * %】* %2 • ±>3 _

%)5 = $5尸？D1 * 皂2 •务3, ±D4 一

^D6 ~ $6尸 glH '纟力2 * gf>3 * go4 '豆)5 _

%7 ~ ^7f ? £oi ' £d2 * §03 * §04 * go5 * %6 —

“ ^D8 0 §8f • 01 * °必• ^D3 ' %4 * G 纱 * G^ ” 07

Gdd = Gm • G^. Gd3 • GD4 • GD5' Gp6 * 6切.Gp8

Сравнивая табл. 9.1 и 9.2, найдем, что сигнал Goi определяется сигналами Sif и S^. 5仔 ——основной сигнал, запускающий действие Ga, a S】* ——сигнал ручной блокировки. Другими словами, оператор, имеет возможность заблокиро-

вать это наиболее приоритетное действие с целью провести проверки или вывести машину из аварийной ситуации. Это видно из логического уравнения для Ga： Сщ повторяет S； До тех пор, пока нет сигнала блокировки S[X.

Как видно из табл. 9.1, сигнал второго уровня прнорнтег С?。？ определяется тремя входами: S2% 52s и 星抬 Сигнал S автоматически генерируется блоком, который будет установ лен в дальнейшем, но действие можно запустить также с по мощью сигнала имитации 5г5. Сигнал ручной блокировки S2 позволяет заблокировать действие двух предыдущих снгнз лов. Таким образом, как следует из табл. 9.2, сигнал GD2 по является тогда, когда S2f ИЛИ S2s равно 1 и сигнал блокировки S2x равен 0.

Схема управления селектором выдает сигналы GD в гю- рндке их приоритетов. Это проявляется явным образом в виде инверсного сомножителя Gdi в уравнении для GD2- Другими словами, действие GD2 может быть заблокировано либо сигналом ручной блокировки, либо вследствие появления сигнала Gdi. Плата не может выдать сигнал GD2 до тех пор, пока сигнал GDI равен 1. Ga всегда имеет приоритет над Gd2 независимо от входных условий 2加，и единственный способ, которым Gd2 может возобладать над Goi, — заблокировать его с помощью входа Si*.

Уравнение для GD3 имеет тот же вид, что и предыдущее. Обратите внимание, однако, что сигнал G03 нельзя сгенерировать до тех пор, пока Gm или Gd2 равен 1. Это действие третьего приоритета не может управлять Бастером до тех пор, пока выполняется одно из двух действий с более высоким приоритетом.

Предположим теперь, что Бастер получает команды одновременно от всех трех блоков, имеющих высокие приоритеты, и ни один из сигналов блокировки не равен 1. Другими словами, на плату управления селектором' поступают сигналы Sif, S2f и S3f. В этом случае Ga = 1, так как Sif = 8\х = =1. Gd2 = Соз — 0, так как сомножитель 6力=0.

После того как Бастер завершит действие, сигнал S^ ста- нет равным 0, в результате чего Gdi исчезнет; так как GDi станет равным 1, сможет появиться сигнал GD2. Это приведет к тому, что начнет исполняться действие со следующим при- j оритетом. Gd3 по-прежнему остается равным 0, так как 6^2 ? дает нулевой сомножитель в уравнении для GD^

Пусть Бастер ответил на GD2 соответствующим образом и ； S2f стало равным 0. Если S^ не станет равным 1, задавая ! следующее действие, OD3 станет наконец равным 1, так как ； Gdi и Gd2 равны 1.

Рассмотренный случай служит примером работы с учетом приоритетов: начало любого действия автоматически ； блокирует все остальные, имеющие низшие приоритеты.

Уравнения для Gd4—GDs несколько проще первых трех, так как они не содержат множителей, соответствующих сигналам имитации и блокировки. Эти действия запускаются вручную, однако задание одного из них автоматически блокирует все остальные, расположенные в таблице приоритетов ниже него. Обратите внимание на увеличение числа инверсных сомножителей в уравнениях.

Специальный сигнал GDd в последней строке таблицы соответствует исходному состоянию системы, т. е. действию, которое выполняется, когда никакие действия не заданы. Каждая вычислительная или автоматическая система должна иметь четко определенное основное состояние, в противном случае существует возможность попадания в неопределенное логическое состояние, которое собьет с толку и оператора, и машину.

На самом деле схема формирования сигнала GDD была включена в состав платы управления селектором благодаря счастливому стечению обстоятельств. Мысль о необходимости введения в систему основного состояния пришла мне в голову в начале технической разработки всей программы, но я не знал точно, где и как ее реализовать. Мне хотелось, чтобы в основном состоянии Бастер двигался вперед с максимальной скоростью (команда FFAS), и мне казалось, что для этого следует воспользоваться каналом Gd^ Закончив разработку схемы управления селектором, я увидел, что схема для Gdd естественным образом размещается в самом низу всей схемы. Благодаря наличию неиспользованных логических вентилей восемь сигналов G^ легко объединяются в Gdd-

В конце следующей главы сигнал основного состояния Gdd будет включен в систему временным образом.

Принципы работы

Полная схема платы управления селектором приведена на рис. 9.1. Ее логическая структура полностью основана на уравнениях табл. 9.2.

Сигнал Gdi поступает с выхода 2-3 логического вентиля ИЛИ-HE. В соответствии с уравнением для этого вентиля имеем Gdi = + Su = S^-Su = S[f-S[X-

Получение сигнала GD2 несколько более сложно, так как для этого необходимо сложить S2f и S2s и умножить результат на §2尤 и Gp[. Подав на входы вентиля S2f и Szs, на выходе 1-3 получим S2f + S2s. На втором вентиле этот промежуточный результат складывается с S2尤；после преобразования получим, что сигнал на выходе 1-6 равен (S2f * S?s) • S2*. Следующий вентиль просто инвертирует сигнал, подготавливая логическое умножение на 古力卜 На выходе 2-6 имеем

sqsqS打口S打口口蝕口咖口味 口勿口蝕口咖口味 口勿

sq

sq

S打口

S打口

口蝕

口咖

口味 口勿

口蝕

口咖

口味 口勿

Рнс. 9.1. Схема платы управления селектором.

ИС1, 2, 3-4-2ИЛИ-НЕ 7402 (Radio ShacK 276-1811), ИС4, 5, 6, 7-4-2И-НЕ 7400 (RadioShack 276-1801), ИС8—6-HE 7404 (Radio Shack 276T802),

(S2f + $2s) • $2х + Ga = (S2f + §2s) *§2х・ Gdi = (S2f + S2s)X X S2x*Gdi = Gd2- Логическая схема для получения Gd3 совершенно аналогична схеме для Gd2, за исключением того, что промежуточный результат умножается на Gdi • Соз-

Сигналы Gzm——Gdd получаются с помощью вентилей типа И-НЕ, причем каждый входной сигнал умножается на произведение сигналов Go с более высоким приоритетом.

Указания по изготовлению

Все восемь микросхем, входящих в состав схемы управления селектором, можно разместить на одной печатной плате. Обратите внимание, что ИС 1-3 — вентили ИЛИ-HE типа 7402, а ИС 4-7 — вентили И-НЕ типа 7400.

Плату можно установить непосредственно после ее изготовления. Однако ввиду того, что логические связи весьма сложны, следует отложить все проверки до того момента, когда будут изготовлены буфер и панель управления.

Буфер

Как было упомянуто ранее в этой главе, буфер служит для сопряжения местной панели управления и схемы управления селектором. Говоря еще проще, буфер ——это схема, которая выдает сигналы S на блок управления селектором. На схеме соединений, приведенной на рис. 9.4, видно, что все входы буфера, за исключением трех, поступают от местной панели ручного управления. Три «особых» входа будут в дальнейшем поступать от блока акустической связи, с помощью которого осуществляется связь с панелью дистанционного управления.

Все выходы буфера поступают непосредственно на плату управления селектором. .

'Принципы работы

Работа буфера полностью описывается логическими уравнениями, приведенными в табл. 9.3. Выходы S полностью соответствуют требованиям к сигналам ручного разрешения, имитации и блокировки действия на плате управления селектором —ср. табл. 9.1, рис, 9.1 и табл. 9.3.

В логических уравнениях буквой S' обозначены сигналы, отражающие положение тумблеров на местной панели ручного управления. Оттуда же поступают члены, обозначенные буквой L. Неинвентированное L означает, что сигналы снимаются с тумблеров местной панели управления. Символ L означает, что сигналы поступают от панели дистанционного

G n %64 •仆2 • A16S2s=—s£l + c “C2 —力64 • &2 • 4б$2х в S?囂 + С? •丄Сз = Дв4 ' А32 ” 4бS3s к S；§С4 = Дв4 • А32 * 4б$зх == S3x • £ + C3 * £С5 = Лв4 ' А32 ' АбS" = s好& =® Аб4 * ^32 ' &бS5fСу == Лб4 ' Л32 • Л1бS,^S^f.L + C5-l S力=» Sji • L + C6 • £ *S8f = S8f'L+C7，^G n %64 •仆2 • A16S2s=—s£l + c “C2 —力64 • &2 • 4б$2х в S?囂 + С? •丄Сз = Дв4 ' А32 ” 4бS3s к S；§С4 = Дв4 • А32 * 4б$зх == S3x • £ + C3 * £С5 = Лв4 ' А32 ' АбS" = s好& =® Аб4 * ^32 ' &бS5fСу == Лб4 ' Л32 • Л1бS,^S^f.L + C5-l S力=» Sji • L + C6 • £ *S8f = S8f'L+C7，^Таблица 9.3Таблица 9.3ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ РАБОТЫ БУФЕРАЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ РАБОТЫ БУФЕРАА/6 修 人64 ЗемляА/6 修 人64 ЗемляРис. 9.2. Схема платы буфера..ИС1, 2, 3, 4, 5-4-2Н-НЕ 7400, ИС6-десятичный дешифратор 7442, ИС7—6-'Рис. 9.2. Схема платы буфера..ИС1, 2, 3, 4, 5-4-2Н-НЕ 7400, ИС6-десятичный дешифратор 7442, ИС7—6-'

G n %64 •仆2 • A16

S2s=—s£l + c “

C2 —力64 • &2 • 4б

$2х в S?囂 + С? •丄

Сз = Дв4 ' А32 ” 4б

S3s к S；§

С4 = Дв4 • А32 * 4б

$зх == S3x • £ + C3 * £

С5 = Лв4 ' А32 ' Аб

S" = s好

& =® Аб4 * ^32 ' &б

S5f

Су == Лб4 ' Л32 • Л1б

S,^S^f.L + C5-l S力=» Sji • L + C6 • £ *S8f = S8f'L+C7，^

G n %64 •仆2 • A16

S2s=—s£l + c “

C2 —力64 • &2 • 4б

$2х в S?囂 + С? •丄

Сз = Дв4 ' А32 ” 4б

S3s к S；§

С4 = Дв4 • А32 * 4б

$зх == S3x • £ + C3 * £

С5 = Лв4 ' А32 ' Аб

S" = s好

& =® Аб4 * ^32 ' &б

S5f

Су == Лб4 ' Л32 • Л1б

S,^S^f.L + C5-l S力=» Sji • L + C6 • £ *S8f = S8f'L+C7，^

Таблица 9.3

Таблица 9.3

ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ РАБОТЫ БУФЕРА

ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ РАБОТЫ БУФЕРА

А/6 修 人64 Земля

А/6 修 人64 Земля

Рис. 9.2. Схема платы буфера..

ИС1, 2, 3, 4, 5-4-2Н-НЕ 7400, ИС6-десятичный дешифратор 7442, ИС7—6-'

Рис. 9.2. Схема платы буфера..

ИС1, 2, 3, 4, 5-4-2Н-НЕ 7400, ИС6-десятичный дешифратор 7442, ИС7—6-'

управления, которая будет включена в систему в дальнейшем. Тогда вы получите возможность ставить Бастеру цели или задавать условия проверки с любой панели управления.

Из табл. 9.1 видно, что некоторые сигналы S приходят от обеих панелей управления, в то время как другие поступают

только от одной из них. В первом случае необходимо обеспе- чить некоторую передачу управления, чтобы в каждый момент времени воспринимались команды только одной панели управления, но не обеих одновременно. Это ясно видно в табл. 9.3. Рассмотрим уравнение для S2s・

Согласно табл. 9.1 оператор может имитировать действие третьего приоритета с обеих панелей управления. Для имитации этого действия с местной панели управления он должен установить переключатель местный/дистанционный (который расположен на местной панели управления) в положение- «местный^, после чего поднять тумблер S2s (расположенный там же), т. е. установить его в положение «вкл». В результате этого будет выполнено условие, определяемое первым слагаемым в уравнении для S2s: L = l, так как переключатель режима находится в положении «местный», a S& = 1, так как соответствующий тумблер включен.

Чтобы имитировать это действие с дистанционной панели управления, оператор должен сначала установить переключатель режима в положение «дистанционный», а затем обеспечить выполнение условия G =1 путем установки соответствующих ключей на панели управления (значение симво= лов С будет объяснено чуть позже). Система построена так, 94

qT。£ = 0, когда система настроена на дистанционное управ- ленне; очевидно, при этом £ = 1. Таким образом второе ус- ловне в уравнении для S2s выполняется, когда система находится в режиме дистанционного управления и & = 1.

Действие второго приоритета (GD2) можно имитировать с местной или дистанционной панели управления, но нельзя одновременно с обеих. Это условие относится ко всем сигналам S обеих панелей управления: $2§, S?*, S3x и Ssf — S8f. На остальные сигналы переключатель режима не влияет.

Входящие в уравнения табл. 9.3 члены С на самом деле являются сокращениями (это сделано для упрощения формул для S). Согласно приведенным в правой части таблицы формулам С — десятичные эквиваленты трехразрядного двоичного слова, состоящего из А^ Лз2 и 4б； в свою очередь 4 — разряды 10-разрядного управляющего слова, которое будет в дальнейшем передаваться с помощью акустической связи. Эти входы будут проверены в конце главы, однако они не станут составной частью системы до тех пор, пока в дальнейшем не будет установлен блок акустической связи.

Полная схема буфера приведена на рис. 9.2. Вентили И-НЕ непосредственно реализуют формулы табл. 9.3. ИС 6 ——двоично-десятичный дешифратор 7442, который преобразует разряды 4 в соответствующие сигналы С.

Замечания по изготовлению

Всю схему буфера можно собрать на одной печатной плате размером 100 X 150 мм. Законченную плату установите, руководствуясь схемой соединений на рис. 9.4.

Местная панель ручного управления

Схема панели управления и расположение ключей представлены на рис. 9.3. Заметьте, что все ключи имеют одну пару контактов со средней точкой. В приведенной панели использованы недорогие скользящие переключатели; однако ввиду того, что для их установки необходимо вырезать прямоугольные отверстия в плате, лучше использовать обычные тумблеры, если бюджет это допускает. Обратите также внимание, что распайка тумблера S2x противоположна распайке остальных, другими словами, этот сигнал должен быть равен логической 1, когда тумблер находится в нижнем положении. По мере включения в систему управления блоков действий тумблеры будут помечаться соответствующими надписями.

Местная панель ручного управления вырезается из дюралевого листа. Ее размер 100 X 150 мм, так что ее можно за-

двинуть в верхний паз стойки для печатных плат. Если стойка не закрыта крышкой, экспериментатор сразу получает доступ ко всем тумблерам.

Установите местную панель ручного управления и распаяйте соединительные провода, руководствуясь схемой соединений на рис. 9.4.

Предварительная настройка блока выбора команд

Ниже описывается последовательность проведения некоторых предварительных проверок схем, установленных в гл. 8 и 9. Основная цель состоит, однако, в том, чтобы снова запустить Бастер в работу под управлением одной из описанных в гл. 7 панелей управления.

Блокировка неиспользуемых сигналов

Некоторые выводы следует закоротить на земляную шину до тех пор, пока они не потребуются. Временно запаяйте на землю следующие сигналы:

плата управления селектором— Sh, S2% S3f и S5a

плата буфера — 4电 仆2 и А^.

Следующие ключи на местной панели ручного управления нужно установить в указанные положения и зафиксировать до тех пор, пока они не понадобятся в дальнейшем. Зафиксировать ключи можно с помощью липкой ленты. Если ключи

вввйн

s“s6fS7fS8fМестный

ВВВВн

Дистанционный-

Рис. 93 Местная панель ручного управлении,а—схема; б—расположение тумблеров.

-Местная панель ручного упраЗпенит-Местная панель ручного упраЗпенитбуфербуферss-sssssss£ +ss-sssssss£ +S2S $2X Xs $3x S疗 s“ 57尸 S8f S5f +58S2S $2X Xs $3x S疗 s“ 57尸 S8f S5f +58ЗемляЗемляA 力 M2s A 32A 64ЗемляЗемляA 力 M2s A 32A 64Влок упражненияселектором

-Местная панель ручного упраЗпенит

-Местная панель ручного упраЗпенит

буфер

буфер

ss-sssssss£ +

ss-sssssss£ +

S2S $2X Xs $3x S疗 s“ 57尸 S8f S5f +58

S2S $2X Xs $3x S疗 s“ 57尸 S8f S5f +58

ЗемляЗемля

A 力 M2s A 32

A 64

ЗемляЗемля

A 力 M2s A 32

A 64

s2s励2

S2xSy

На сепекторкоманд „На сепекторкоманд „SsGD4

На сепекторкоманд „

На сепекторкоманд „

s3x6»5

S4f咖

s6f -6〃

S 7f6况

S8f6”9

$5F6DD

+58Земля

Земля

S2f

S3f

Рис. 9.4. Схема соединений между платами.

* — временное соединение.

не будут сейчас правильно установлены, появляется возможность обнаружить неправильные логические состояния, которые лишь собьют систему — и вас также!

Si* — вклS3% — вкл

S2S — ВЫКЛ.S6f 一 выкл

§2х ——вкл (в нижнем положении) S7f ——вым S3s — ВЫ КЛS8f — выкл

Ключи S4f и «местный/дистанционный» используются для того, чтобы снова запустить Бастер.

Установка панели управления

К этому моменту вы, по-видимому, уже привыкли пользоваться одной из панелей управления, описанных в гл. 7. Теперь эту панель можно включить в систему- Бастер II насовсем.

Подайте прямые выходы выбранной вами панели управления на соответствующие входы (。4卜 D42) D44 и D48) платы селектора команд с высоким приоритетом. Как обычно, панель управления соединяется с системой посредством кабеля длиной 2——2,5 м, который содержит шины питания (земля И 4-5 В), а также 4 информационные шины. Для хранения панели управления, когда она не используется, удобно зарезервировать одну из верхних позиций стойки печатных плат.

Теперь выбранная панель управления связана со входом дешифратора команд все время, пока включен тумблер S4f. Таким образом, этот тумблер можно пометить как «подача местной команды».

Пока этот тумблер включен, Бастер должен реагировать на команды обычным образом. Панель индикации должна 98

высвечивать набранную команду, а блоки управления движением и поворотом — работать как обычно.

Отладка блока выбора команд

Блок выбора команд, описанный в гл； 8 и 9, представляет собой весьма сложную электронную систему; при работе с ним всегда есть возможность того, что вследствие ненадежной скрутки проводов или забытого провода Бастер будет реагировать на команды самым беспорядочным образом.

Следующие указания предназначены для определения неисправностей в блоке выбора команд. В совокупности с табл. 9.4 и 9.5 текст описывает правильную реакцию блока на определенные наборы входных сигналов. Вашей задачей является выяснить, почему данная система реагирует неправильно.

Таблица 9.4

ГРАФИК ПРОВЕРКИ (ЭТАПЫ 1-2)

«Местный/дистанционный»: дистанционный

«Подача местной команды》： выкл

Двоична访 выход панели управления: 0 0 0 0 (RSTO) Панель индикации: все индикаторы выключены Внхол1Ho访 блок:

0； 0； О：нО【-0В

оР 0；,。; J1。8Й^В

Все входы РН и PL — ОВ

Селектор команд высокого приоритета:

Все входы D — ОВ-

Все входы G — ОВ

Все выходы РН — ОВ

Селектор команд низкого приоритета:

Все входы D — ОВ

Все входы G — ОВ

Все выходы PL — ОВ Блок управления селектором!

Выходы GD{—GD^ — OB

Выход G^dЬ5В

Входы S4f и SifH5B

Входы S (кроме 4f и If)—OB

Буфер:

Выход S4f = O

Выходы S (кроме 4/) — ОВ

，Входы S；* и昌-+5В

Входы S (кроме 2х и 4「)一 ОВ

£ - ОВ

Входы Л — ОВ

Местная панель ручного управления:

Выходы S；x = 0 н sgo.

Выход L — ОВ，

ГРАФИК ПРОВЕРКИ (ЭТАПЫ 3-4)

«Местный/дистанционный»: местный «Подача местной команды»: вкл

Двоичный выход панели управления: 1 1 1 1 (FFAS)， Панель индикации: все индикаторы включены Выходной блок:

0]，0小。4 и 0g}~58

О?。2，0^ и 0g — OB

Все входы РН|~5В Все входы PL — ОВ.

Селектор команд высокого приоритета: Входы О" 042, 04《и О% J-5B Входы D (кроме канала 04)—08 Вход GD4Н5В

Входы G^] — Gq3 — OB Все выходы РНH5B

Селектор команд низкого приоритета:

Все входы 力一ОВ

Все входы G — ОВ

Все выходы PL — ОВ

Блок управления селектором:

Выход Gd4 ——Н5В

Все выходы Gd (кроме G”) — 08

Вход S4f = +5В

Все входы S (кроме 1/) — 08

Буфер:

Все выходы S — ОВ

Вход S；#Н5В

Все входы S' (кроме 2х) — QB

Вход £[-5ё

Все входы 4 — 08

Местная панель ручного управления:-

Выход |~5В_

Все выходы S' (кроме 2%) —08

Выход L|~5В

Этап 1. Установите тумблеры «местный/дистанционный» и «подача местной команды», а также ключи панели управле-才 Ния в состояния, указанные в верху табл. 9.4.

Этап 2. Замерьте напряжения в различных контрольных точках, приведенных в табл. 9.4. Допуск на величины напряжений ±6,5 В.

Этап 3. Установите тумблеры «местный/дистанционный» И «подача местной команды», а также ключи панели управления в состояния, указанные в начале табл. 9.5.

Этап 4. Замерьте напряжения в контрольных точках, ука； занных в табл. 9.5. 力

Глава 10

БЛОК „ОТЪЕЗД»

Блок《отъезд》наделяет Бастера некоторым автономным управлением и превращает его в весьма независимое создание —Бастер теперь мчится по полу, то натыкаясь на стены и другие предметы, то отъезжая от них. Он может вести себя таким образом под управлением оператора или без него до тех пор, пока его аккумуляторы не разрядятся на 80%.

Блок «отъезд» совершенно необходим для независимого поведения Бастера. Без него только оператор может отвести Бастер от какого-либо предмета, мешающего движению. Поэтому это действие наделяется наивысшим приоритетом в системе и занимает первое место в иерархии действий в блоке выбора команды (см. табл. 9.1 гл. 9). Будучи самым приоритетным, этот блок при работе блокирует все другие блоки, подающие команды на вход дешифратора команд.

Общие принципы работы

Основными контактными поверхностями Бастера служат передняя, задняя и боковые поверхности корпуса. Например, лобовой удар в стену представляет собой контакт спереди, а наезд на предмет при движении назад дает контакт сзади. Боковые контакты обычно имеют место, когда машина движется вдоль стены.

Если обращать внимание лишь на то, какие контактные поверхности сработали и отвлечься от всего остального, то можно выделить всего 16 возможных комбинаций, которые перечислены в столбце «состояние на входе» табл. 10.1. Действия, наиболее подходящие для каждого отдельного случая, приведены в столбце «ответ». Например, контакт только на левой стороне корпуса (ТОЛЬКО СЛЕВА) вызывает движение Бастера вперед с поворотом вправо.

Половина комбинаций входных сигналов вызывает двигательные ответы, в результате которых Бастер отъезжает от препятствия. Все ответы этого типа длятся 2—5 с. Остальные комбинации представляют собой своего рода ловушки — ситуации, из которых Бастер не может выбраться под управлением описываемого блока. Предположим, например, что Бастер попал в наихудшую ситуацию, при которой сработали

ЛОГИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ ВЛОКА «ОТЪЕЗД»

Состояние на входе

Ответ

Входы

Команда

F

R

Rt

LT

日8

日4

》2

31

Bal

0 Нет контакта

Нет ответа

0

0

0

0

__

0

1 Контакт только слева

Круто вправо, медленно вперед

0

0

0

1

1

0

1

0

0

2 Контакт только справа

Круто влево, медленно вперед

0

0

1

0

1

1

0

0

0

3 Контакт справа и слева

Стоп, назад — аварийная ситуация

0

0

1

1

0

0

0

0

1

4 Контакт только сзади

Круто вправо, медленно вперед

0

1

0

0

1

0

1

0

0

5 Контакт сзади и слева

Круто вправо, медленно назад

0

1

0

1

1

0

1

0

0

6 Контакт сзади и справа

Круто влево, медленно вперед

0

1

1

0

1

1

0

0

0

7 Контакт сзади, справа

Стоп, назад — аварийная ситуация

0

1

1

1

0

0

0

0

1

и слева

8 Контакт только спереди

Круто вправо, медленно назад

1

0

0

0

0

0

1

0

0

9 Контакт спереди и слева

Круто вправо, медленно назад

1

0

0

1

0

0

1

0

0

10 Контакт спереди и справа

Круто влево, медленно назад

1

0

1

0

0

1

0

0

0

Н Контакт спереди, справа

Стоп, назад — аварийная ситуация

1

0

1

1

0

0

0

0

1

и слева

12 Контакт спереди и сзади

Стоп, назад — аварийная ситуация

1

1

0

0

0

0

0

0

1

13 Контакт спереди, сзади

Стоп, назад — аварийная ситуация

1

1

0

1

0

0

0

0

1

и слева

14 Контакт спереди, сзади

Стоп, назад — аварийная ситуация

1

1

1

0

0

0

0

0

1

и справа

15 Контакты со всех сторон

Стоп, назад — аварийная ситуация

1

1

1

1

0

0

0

0,

1

все четыре контактнне поверхности* В этой снтуаинн СГТЕ， РЕДМ/сЗаДМ/СЛЕВА/СПрАвА от Вастера можно 淡дать лишь тоз сто он остановит двигатели для экономия энергия м подаст сигнала прося UOMOEH I именно так он н поступает в этнх ^2OWH^^-

В ответ на аварийнее условия логниескне схемы блока формируют команду 0000 (RSTO) н сигнал тревог少 которой запускает сиренТак как во время аварийной CSTyauHH Вастер находится под управлением блока《отъезд》》ни ОАН。 нз《естественных》действий Вастера не может быть реалнзо, ван。Епинственнй способ запустить его снова ——отодвинуть вручную нли заблокировать действие《отъезд》н вывести мастера нз товуц1KHз подавая команды СПОМОЕЬЮ панели рудного управления。 После отпускания контактов Бастер авто— матииескн ВХО=ИТНЗ режима отъезда* В столбит с надписью《вход》табл，11 привепенЕразрядные 口вониные слова》показывающие состояние четырех ОС， новнвх контактных датиикоF означает передний контакт- R задний》Rt правыйLT левый- Слова В в стоие《команда》——управляклцне словкоторое посылаются в блок внбора команды н затем поступают на вход пешнфратора команд. Обратите внимание》сто слова В соответствуют Аествияму переинсленннм в столбце 《ответ》” н управляющим словам” переиисленним в табл，6 В колонке Eal указывает аварийнее (ALARM) ситуаиин， Технмческме характермстнкн Опока Логические схемы》oasosw^^^s^ в настоящей главА? вольно успешно справляются с возложенными на них зада， qaMтем не менее датиики контакта с твердыми прекметеми могут быть значительно усовершенствованы* В настоящее время я нспользую простую схему расположения контакт。 которая недорога н надежна на 100% • Привепенне схемЕ расположения контактов следует рассматривать как воз, можние варианты; вы можете использовать нх согласно огш， санию §а придумать новую мопнфнкаиЕ© если она совме- стнма с логниескнмн схемам/ логические схемы блока не так сложны》как они могли 6bl биту так как первоначальные разработки требовали слишком больших расходов и я решил пожертвовать некоторыми возможностям产 UTO6взбежать затрат по нх реализа— PHS- Результатом стал набор действи尹 который заслуживает некоторогопояснення*

Единственный контакт слева нлн справа вызывает пов? рокоторьувопт Вастер от ПредметВ обоих слупарх движение осуществляется вперед н нарушает общее направ— ленне двнжения вастера〉если до момента контакта он Ави— гался Назаоднако зта смена направления редко вызывает

какие-либо сложности, так как Бастер возвращается в ис- ■ ходное состояние после окончания действия «отъезд»..

Другой недостаток связан с тем, что блок подает команды Я в течение некоторого времени. Это время составляет от 2 до Я 5 с в зависимости от проведенной вами регулировки. В боль- Я шинстве случаев действительно необходимо, чтобы команда Я выполнялась в течение некоторого времени, но при боковых Я контактах этого не требуется. Однако эта задержка во вре- Я мени также не препятствует текущей активности Бастера: в -■ случае бокового контакта он отъедет от стены несколько I дальше, чем это нужно на самом деле.Я

Последний недостаток проявляется тогда, когда одновре- Я менно срабатывают оба боковых контакта. Возможно, Ба- стер мог бы выбраться из такой ситуации, двигаясь медленно Я вперед или назад до тех пор, пока контакты с предметами И не прекратятся, после чего он должен был бы развернуться, я чтобы не попасть в такую ситуацию снова. Для такого управ- Я ления требуется схема, задающая последовательность дейст- Я вий, а она оказалась слишком дорогой; следует также учесть, что Бастер редко попадает в такие ситуации. Взвесив все об- Я стоятельства, я решил считать срабатывание двух боковых I контактов аварийным состоянием, т. е. ловушкой.I

Последовательное срабатывание контактов не представ- I ляет для Бастера никаких сложностей. Предположим, Бастер I натыкается на какое-либо препятствие и начинает отъезжать, I на что требуется определенное время. Однако прежде, qeM л это время истечет, он натыкается на новое препятствие. Но- вое состояние контактов сбрасывает начало отсчета времени Я и вызывает новое действие, соответствующее новой комбина- fl ции контактов. Иными словами, любая исполняемая команда Я может быть сразу же заменена другой, как только возникает Я в зтом необходимость. Как-то раз моя система Бастер II 3adfl брела в стенной шкаф для одежды. В течение некоторого вре^И мени Бастер выглядел очень растерянным, блуждая от ной стены к другой, однако в конце концов он нашел выход — правда, незадолго до того, как его аккумуляторы раз・^| рядились.■

Теоретически может показаться, что Бастер способен по-, пасть в такие ситуации, когда, пытаясь отъехать от препятст-1 вий, он попросту «зацикливается» между двумя близко расположенными предметами. Например, наткнувшись передом : на стену, Бастер будет отъезжать назад и поворачивать, на-； тыкаясь при этом на другую стену. Это столкновение может * вынудить его развернуться и снова наткнуться на первую сте- ну. После этого он снова натыкается задом на вторую стену,三 затем опять на первую и так далее. Однако этот процесс не 1 может длиться слишком долго. Бастер редко движется по W одной и той же траектории дважды, даже получая одну и ту

же последовательность команд. Довольно большие механические люфты в приводах движения и поворота в конце концов меняют траекторию «зацикливания» таким образом, что Бастер на одну из стен больше не натыкается. При условии, что аккумуляторы не разрядятся, Бастер всегда сам выбирается из ситуации, не отмеченной как ловушка.

Наделение этого блока высшим приоритетом ставит его в особое положение. Единственная возможность заблокировать реакцию Бастера на столкновение ——вручную включить тумблер Si% на местной панели ручного управления. После включения блока в систему этот ключ будет помечен «блокировка отъезда», но и после этого тумблером следует пользоваться только для проведения специальных проверок.

После наладки блока «отъезд» будет задействован и сигнал основного состояния, который был описан в предыдущей главе. Система Бастер II будет "задавать машине режим движения вперед с максимальной скоростью до тех пор, пока не случится одно из двух: 1) оператор возьмет управление на себя или 2) Бастер наткнется на что-либо и перейдет в режим отъезда от препятствия. После окончания этого действия система автоматически вернется в основное состояние, и Бастер снова помчится вперед.

Имея основное состояние и реагируя на столкновения, Бастер приобретает некоторые элементы независимости — характеристика, редко встречающаяся среди современных машин. Действительно, вам больше не нужно придумывать, как заставить Бастера сделать что-либо любопытное,——задача состоит в том, как удержать его от чрезмерной активности. Бастер становится похожим на возбужденного щенка: он забавен, чрезмерно активен и непредсказуем в своих действиях. Развлечение омрачается только неизбежной разрядкой аккумуляторов. Эта проблема в окончательном виде будет решена в системе Бастер III. '

Подробная теория работы

На рис. 10.1 приведена схема соединений в блоке «отъезд». Действие, управляемое этим блоком, начинается при замыкании одного или более контактных датчиков, в результате чего на входную плату блока поступают сигналы +5 В. Входная плата вырабатывает ряд логических сигналов, соответствующих сработавшим датчикам контакта. Затем шифратор преобразует этот набор сигналов в соответствующие управляющие слова. Выходная плата задает время исполнения команд, а при необходимости генерирует сигнал аварии.

С выходной платы 4-разрядные управляющие слова поступают на вход D\ (высший приоритет) платы селектора

Выходная плата 勿о*〃

Dig Управляшие

勿4бентили

勿 селектора

2 команд с

"〃 высоким

приоритетом

(гл. 8)

S7f

Упрощение .селектором команд (гл.9)

команд с вЕсокнмяриорнтетом・ Управляющий сигнал блока *обеспечивает передачу управляклцнх слов на вход де!пнф・ -• ратора команд двнженм工 S поворота*

На плату збукоёогосигнала (гл. /〃

8, 屯

+5В

Земля

^П^> 0^- D^- п^-5А

5用

尸

Ff R'

Rf 步 后 厶夕

+5B Земля

Шифратор

Логические выходыдля дальнейшиеэкспериментов ,(не используются

6 Бастере И)

尸一广 г-г|х/灯хг一х2хз^в%

Рна 10.1. Схема соединений в блоке «отъезд».

Набор контактных QqTtmKOB '

Простейшая работоспособная конфигурация контактных датчиков приведена на рнс・ 102 В зтом случае датинки располагаются на передне尸 заднее S боковых поверхностях шасси вастерДатчики представляют собой снабженные рычажками микропереключатели с 0^§^ дмтао^ контактов* К каж， дому Аатснку прнкрепняется §SKEE» буфер” изготовленной из алюминиевой проволоки- предназначенной дня СУЕКН бельбнагодаря чему увелниивается область иувствитель, ноетдатчиквуферрасполагаются на уровне порядка 1》5 см от пола” так ито они реагируют на соприкосновение как с низко расположенными предметами》так н с более вьь СОКИМ0・

Как уже упоминалось в зтой главе》имеются ОПРепеленнЕе трупностм》связаннее с разработкой S созданием практичной* безотказной система обнаружения столкновений* В Тольк。 что описанное системе чувствительность датчиков падает 口。 мере приближения к краю буферов* Преодолеть зто затруднение можно путем использования более коротких буферов S большего количества патинков (см* PHP 102 6). Логические

『464=44.2

ЛОНЧЕСКНЕ УРАВНЕНМ2 ДЛ2 ВОСЬМИ КОНТАКТНЫХ fa>H^S^OOT

F HS1 + S5 + S8 К HS3 + S6 + S7 3 п S2 + S5 + S6 【7 == S4 + S7 + S8

^ W 7 2 3 4 什X X X X

Вводная

Земля

DEXDEHOX 9。当he-忠

Источник г , питания I

Входы для дальнейших

экспериментов

(，е используютсяб Бастере “)

cxeMbi paccqsTaHbI на иетьяре BXOAHSX сигнала* Поэтому для сведения восьми выхопнЕх сигналов в усовершенствованном варианте расположения raTqBKOB к четырем основном Тре, буется некоторая схем

Логические MHKPOCXeMg изображенные на рнс・ 102 6“ можно установить на небольшой печатной плате》которая за— тем закрепляется в любом удобном местВ Та6л・ 12 д^аот? дены JIOSqecKHe уравнения работа зтой небольшой схемы. Вторая трудность создання системы обнаружения столкно— веннй состоит в том” что схема на рис, 12 не может реагиро, вать на объекты》на которое наталкиваются только верхние части машины* Преппоножнм》напрнмер》что Вастер заезжает под кухонный стул" Весьма вероятно》что при зтом не будет

Рис. 10.2. Расположение и схемы контактных датчиков.Рис. 10.2. Расположение и схемы контактных датчиков.а—набор из четырех да тиков; б — более чувствительный набор из восьми датчиков, Еотсфый полностью совместим с входной логикой для четырех датчиков. ИС2. З—ЗИ-НЕ 7410 (Radio Shack 276-1807).а—набор из четырех да тиков; б — более чувствительный набор из восьми датчиков, Еотсфый полностью совместим с входной логикой для четырех датчиков. ИС2. З—ЗИ-НЕ 7410 (Radio Shack 276-1807).Верхние контактные датчикиВерхние контактные датчикиххРис. 10.3. Способ параллельного подк1ючения контактных датчиков верхнего уровня к имеющимся датчикам нижнего уровня.卜％—набор из четырех датчиков —одна из четырех одинаковых схем; б—набор нз 浴？восьми датчиков —одна из восьми одинаковых схем.Рис. 10.3. Способ параллельного подк1ючения контактных датчиков верхнего уровня к имеющимся датчикам нижнего уровня.卜％—набор из четырех датчиков —одна из четырех одинаковых схем; б—набор нз 浴？восьми датчиков —одна из восьми одинаковых схем.

Рис. 10.2. Расположение и схемы контактных датчиков.

Рис. 10.2. Расположение и схемы контактных датчиков.

а—набор из четырех да тиков; б — более чувствительный набор из восьми датчиков, Еотсфый полностью совместим с входной логикой для четырех датчиков. ИС2. З—ЗИ-НЕ 7410 (Radio Shack 276-1807).

а—набор из четырех да тиков; б — более чувствительный набор из восьми датчиков, Еотсфый полностью совместим с входной логикой для четырех датчиков. ИС2. З—ЗИ-НЕ 7410 (Radio Shack 276-1807).

Верхние контактные датчики

Верхние контактные датчики

х

х

Рис. 10.3. Способ параллельного подк1ючения контактных датчиков верхнего уровня к имеющимся датчикам нижнего уровня.

卜％—набор из четырех датчиков —одна из четырех одинаковых схем; б—набор нз 浴？восьми датчиков —одна из восьми одинаковых схем.

Рис. 10.3. Способ параллельного подк1ючения контактных датчиков верхнего уровня к имеющимся датчикам нижнего уровня.

卜％—набор из четырех датчиков —одна из четырех одинаковых схем; б—набор нз 浴？восьми датчиков —одна из восьми одинаковых схем.

задет ни один из низко расположенных датчиков, но стойка печатных плат может удариться в сиденье стула. Один из способов исправить этот недостаток состоит в том, чтобы разместить на поверхности стойки второй набор контактных датчиков, соединив их параллельно с нижними датчиками. Однако верхние и нижние датчики должны быть развязаны с помощью диодов, чтобы предотвратить короткое замыкание источника +5 В (В) (рис. 10.3).

По своему опыту знаю, что попытки разработать систему датчиков, способную обнаружить любую мыслимую опасность, могут довести конструктора до отчаяния. А если к тому же вам захочется установить 《усы》 для обнаружения уступов типа ступеньки, то вся конструкция покажется вам просто необъятной. Чтобы как-то ограничить себя, приходится в каком-то месте подводить черту, хотя это означает, что некоторые проблемы остаются нерешенными и, не исключено, что из-за этого Бастер однажды не свалится с лестницы.

" R7 一□-а--" R7 一□-а--6~^6~^770770X3 R13□■aX3 R13□■aRMRMR16R16□ x： Ox；□ x： Ox；■O"■O"x£x£к 1-7,2-7,3-7Земля Iк 1-7,2-7,3-7Земля I77% 2-74,3%77% 2-74,3%■Q 2 f аг；■Q 2 f аг；口片□尸’口片□尸’3-2—口33-2—口3Rt R5□-аRt R5□-авходной платы б лека.■ М，НС1 — НСЗ — 6-НЕ 7404 (Radi。Shack 276-1802).входной платы б лека.■ М，НС1 — НСЗ — 6-НЕ 7404 (Radi。Shack 276-1802).o,□戸o,□戸ck^ck^RIORIO口: ■口: ■

" R7 一

□-а--

" R7 一

□-а--

6~^

6~^

770

770

X3 R13

□■a

X3 R13

□■a

RM

RM

R16

R16

□ x： Ox；

□ x： Ox；

■O"

■O"

x£

x£

к 1-7,2-7,3-7

Земля I

к 1-7,2-7,3-7

Земля I

77% 2-74,3%

77% 2-74,3%

■Q 2 f аг；

■Q 2 f аг；

口片

□尸’

口片

□尸’

3-2—

口3

3-2—

口3

Rt R5

□-а

Rt R5

□-а

входной платы б лека.

■ М，НС1 — НСЗ — 6-НЕ 7404 (Radi。Shack 276-1802).

входной платы б лека.

■ М，НС1 — НСЗ — 6-НЕ 7404 (Radi。Shack 276-1802).

o,

□戸

o,

□戸

ck^

ck^

RIO

RIO

口: ■

口: ■

Входная плата блока

Входная плата, схема которой приведена на рис. 10.4, служит буфером входных сигналов, поступающих от контактных датчиков. Она выдает сигналы датчиков как в прямом, так и в инверсном виде.

Рассмотрим снова ситуацию, когда Бастер наталкивается на стену передним контактным датчиком. В момент столкновения сигнал на входе 尸 скачком возрастает от 0 до +5 В, а выход первого инвертора^падает от -j-5 до 0 В. Таким образом, вывод 1-12 ——выход 戶'.Этот сигнал инвертируется еще раз вторым инвертором, на выходе которого 1-2 появляется сигнал 尸，нарастающий от 0 до +5 В.

Все восемь схем входной платы идентичны описанной схеме. Входы X используются для будущих экспериментов с другими типами датчиков контакта, положения и движения. До тех пор, пока входы Хз и Х《не потребуются, ИС 3 можно не устанавливать на печатную плату.

Шифратор

Четыре основных логических сигнала контакта поступают с входной платы непосредственно на входы платы шифратора, схема которой приведена на рис. 10.5. Шифратор преобразовывает входную комбинацию сигналов датчиков контакта в соответствующие управляющие слова — команды, в конечном итоге определяющие, что должен делать Бастер, чтобы отъехать от препятствия.

Логическая схема платы дешифратора реализует таблицу истинности, приведенную в табл. 10.1. Логические уравнения

Таблица，0.3

ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ШИФРАТОРА

В^Г ^т^г + ^ ^т^т+Г '^ ^т^т 身П尸.若.4，十l.f.心.4， &U戸.呑.丄；+尸.R、爵. Z； +尸l 可焉 3：二 0 (не генерируется шифратором) В；0 F + R‘ + R『+ L；

g項 табл. 10.3 переводят таблицу истинности в такую форму, из ,Х которой ясно видно происхождение разрядов 86,扇 и В] '^1 Обратите внимание, что на выходе шифратора отсутствует разряд 5J Это определяется тем, что выход блока «отъезд»

Рис. 10.5. Схема платы шифратора.НС1, 2-2-4И-НЕ 7420 (Radio Shack 276-1809), ИСЗ. 4-З-ЗИ-НЕ 7410 (Radio ShackРис. 10.5. Схема платы шифратора.НС1, 2-2-4И-НЕ 7420 (Radio Shack 276-1809), ИСЗ. 4-З-ЗИ-НЕ 7410 (Radio Shack行口后0-行口后0-

Рис. 10.5. Схема платы шифратора.

НС1, 2-2-4И-НЕ 7420 (Radio Shack 276-1809), ИСЗ. 4-З-ЗИ-НЕ 7410 (Radio Shack

Рис. 10.5. Схема платы шифратора.

НС1, 2-2-4И-НЕ 7420 (Radio Shack 276-1809), ИСЗ. 4-З-ЗИ-НЕ 7410 (Radio Shack

行口后0-

行口后0-

В\ всегда рааен 0. Этот постоянный сигнал формируется на выходной плате блока.

Сигнал Вг появляется при замыкании любого контакта и исчезает в тот момент, когда Бастер отъезжает от препятствия. Основное назначение этого сигнала—задавать начало отсчета времени для времязадающих схем выходной платы.

Выходная плата блока ~

Выходная плата задает определенную длительность реакций Бастера на столкновения. Например, при натыкании на стенку передом Бастер должен от 3 до 5 с двигаться назад, делая правый поворот. Что именно делать, определяет плата

ИС1ИС1后口i；D-后口i；D-口办厶口办厶+58 口+58 口8g EJ Таш на l-И, 3-5.4-148g EJ Таш на l-И, 3-5.4-14ЗемляЗемляС/ I厶7,3-72,3?後 7Земля 口1С/ I厶7,3-72,3?後 7Земля 口1,6方го%,6方го%□ Вв□ ВвП-а5<I~□方П-а5<I~□方2工T2一" 2咂 2-J2工T2一" 2咂 2-JR3500 кОмR3500 кОм□81□81Рис. 10.6. Схема выходной платы блока.Рис. 10.6. Схема выходной платы блока.27ОкОм27ОкОм■ 4-毙僦 ^S^S^SSh3Ck■ 4-毙僦 ^S^S^SSh3Ck

ИС1

ИС1

后口i；D-

后口i；D-

口办厶

口办厶

+58 口

+58 口

8g EJ Таш на l-И, 3-5.4-14

8g EJ Таш на l-И, 3-5.4-14

Земля

Земля

С/ I

厶7,3-72,3?後 7

Земля 口1

С/ I

厶7,3-72,3?後 7

Земля 口1

,6方го%

,6方го%

□ Вв

□ Вв

П-а5<I~□方

П-а5<I~□方

2工T

2一" 2咂 2-J

2工T

2一" 2咂 2-J

R3

500 кОм

R3

500 кОм

□81

□81

Рис. 10.6. Схема выходной платы блока.

Рис. 10.6. Схема выходной платы блока.

27ОкОм

27ОкОм

■ 4-毙僦 ^S^S^SSh3Ck

■ 4-毙僦 ^S^S^SSh3Ck

шифратора на основании комбинации входных сигналов, получаемых ею от входной платы блока. Когда Бастер отъезжает от предмета, все контакты размыкаются, но Бастер не должен останавливаться именно в этот момент, так как расстояние от предмета может составлять лишь несколько дюймов. Таким образом, блок «отъезд» должен выдавать команду, задающую отъезд от препятствия, в течение нескольких секунд, что исключает возможность того, что Бастер тотчас снова наткнется на препятствие. Другими словами, задающее реакцию управляющее слово, которое генерируется платой шифратора, должно запоминаться на несколько секунд после того, как контакты разомкнутся.

Основой схемы запоминания служит 4-разрядный регистр- защелка (рис. 10.6). Три выхода В' платы шифратора поступают на первые три входа 4-разрядного регистра-защелки 7475 и появляются на выходах В8, В4 и В2, когда регистр переводится в состояние приема информации путем подачи положительного напряжения на выводы 3-4 и 3-13. Вход регистра 3-12 заземлен — это означает, что выход Bi всегда будет равен 0, что согласуется с форматом команд в табл. ЮЛ.

Регистр воспринимает входные сигналы, когда на выво- "bi 3-13 и 3-4 подан высокий потенциал, и находится в режи- ме хранения при низком уровне на этих выводах. Любое из- из

З8 办З8 办—0—0оо8б4йгй,8б4йгй,-0-000ооi ХранениеOBбi ХранениеOBб8800ОО% Считыдание +58% Считыдание +58‘8% 7式84-782方一/‘8% 7式84-782方一/000000gg„ Считывание “ +58'„ Считывание “ +58'd^q^d^-d^< ，8，4,2 8 в 8d^q^d^-d^< ，8，4,2 8 в 8Хранение 08Хранение 08

З8 办

З8 办

—0

—0

о

о

8б4йгй,

8б4йгй,

-0

-0

0

0

о

о

i Хранение

OB

б

i Хранение

OB

б

8

8

0

0

О

О

% Считыдание +58

% Считыдание +58

‘8% 7

式84-7

82方一/

‘8% 7

式84-7

82方一/

0

0

0

0

0

0

g

g

„ Считывание “ +58'

„ Считывание “ +58'

d^q^d^-d^< ，8，4,2 8 в 8

d^q^d^-d^< ，8，4,2 8 в 8

Хранение 08

Хранение 08

Pg 10.7. Работа регистра-защелки.

а —новое управляющее слово, поступающее на входы Н‘， «считывается» прямо на выход; б —код хранится в регистре; е — код иа выходе не меняется, несмотря иа новое состояние входов; г — иа входы поступают новые значения, ио регистр по-прежиему хранит старый код; d — новые значения ^считываются» прямо на выход; е — новый код

хранится в регистре.

менение входных сигналов, происходящее в то время, когда регистр находится в режиме хранения, не проходит на выходы (см. пример на рис. 10.7).

Управляющий сигнал регистра поступает с выхода 尸1 —— первой из двух времязадающих схем выходной платы блока. При работе FI высокий уровень на ее выходе устанавливает регистр в режим приема информации, и любое двоичное слово, поступающее на входы регистра, появляется и на выходах. В конце работы F1 ее выход, становится равным 0, и в регистре остается последнее слово, поступившее на его входы, пока схема 尸 1 не будет запущена снова.

F1 запускается инвертированным сигналом В,, который, как было описано в предыдущем разделе, сигнализирует о замыкании какого-либо контакта. Из этого следует, что от-

счет времени схемой 尸 1 всегда запускается при замыкании контактных датчиков. 、

Временной интервал работы F\ определяется величинами R1 и С2. Приведенные на рис. 10.6 величины задают длительность порядка 0,1 с. Таким образом 尸I задает считывание в регистр состояния контактных датчиков в конце 0,1-секундного интервала времени с момента первого контакта.

Схема 尸1, однако, лишь управляет считыванием состояния датчиков в 4-разрядный регистр-защелку. Длительность реакции на столкновение задается схемой F2. Она начинает отсчет времени с конца интервала, определяемого 尸1. Длительность работы 尸2 определяется величинами R2，R3 и С4. ,С помощью переменного резистора R3 вы можете установить длительность интервала, соответствующую конкретным параметрам вашей системы.

Другим выходным сигналом является управляющий сигнал блока 区厶 который обеспечивает прохождение 4-разряд- ного управляющего слова через схемы селектора команд (гл. 8 и 9) на вход дешифратора команд движения и поворота. Bf генерируется выходной платой путем логического сложения сигнала В( с выходом схемы 尸2. Таким образом управляющее слово, вырабатываемое блоком, поступает на вход дешифратора команд с момента срабатывания любого из датчиков до истечения интервала времени, задаваемого 尸2. В случае аварийной ситуации благодаря Bi сигнал Bf сохраняется и после истечения этого интервала времени.

На рис. 10.8 приведена временная диаграмма работы выходной платы блока. Любое столкновение, требующее

74 /574 /5〃72 /3

74 /5

74 /5

Контакт 2?Контакт 2?Нормальный цикл отъездаНормальный цикл отъездаРис. Ю.8.Рис. Ю.8.контактеконтакте77 интербап77 интербапблок не ^030^3блок не ^030^3НеполныйF2 интервалНеполныйF2 интервалF2 интербалF2 интербалРежим „отъез。"Прерванный цикл отъелаРежим „отъез。"Прерванный цикл отъела户2 интервал户2 интервал\Марийная ситуацияАварийный цикл\Марийная ситуацияАварийный цикл6§ не работает6§ не работаетТри типа временных диаграмм: нормальная, прерванная иаварийная._Три типа временных диаграмм: нормальная, прерванная иаварийная._

Контакт 2?

Контакт 2?

Нормальный цикл отъезда

Нормальный цикл отъезда

Рис. Ю.8.

Рис. Ю.8.

контакте

контакте

77 интербап

77 интербап

блок не ^030^3

блок не ^030^3

Неполный

F2 интервал

Неполный

F2 интервал

F2 интербал

F2 интербал

Режим „отъез。"

Прерванный цикл отъела

Режим „отъез。"

Прерванный цикл отъела

户2 интервал

户2 интервал

\Марийная ситуация

Аварийный цикл

\Марийная ситуация

Аварийный цикл

6§ не работает

6§ не работает

Три типа временных диаграмм: нормальная, прерванная иаварийная._

Три типа временных диаграмм: нормальная, прерванная иаварийная._

время по-время по-двигательной реакции, обычно порождает «нормальный цикл отъезда». При появлении сигнала В», указывающего на замыкание контакта, на выходе F1 на 0,1 с появляется высокий потенциал, дающий некоторое время для запоминания в регистре команды, вызвавшей реакцию. В это же время появляется сигнал Bf, подающий команду на вход дешифратора команд.

время по-

время по-

Исчезновение сигнала 尸1 точке 1 на рис. 10.8 запускает F2, ^защелкивая» команду и начиная отсчет времени ее исполнения. По мере того как Бастер будет исполнять занесенную в память команду, он отъедет от препятствия и сигнал В» исчезнет (точка 3 на рис. 10.8). На выходе 3f по-прежнему сохраняется высокий уровень.

В конце интервала исчезнет 尸2 (точка 4), а вместе с ним и В- Система выходит из-под управления блока «объезда и переходит в новый режим в соответствии с таблицей приоритетов.

На рис. 10.8 показано также, что произойдет, если во время реакции на первое столкновение Бастер наткнется еще на что-то. Вторичное срабатывание датчиков в точке 8 прервет текущий ответ, так как в регистр запишется и будет храниться в нем новое слово. Схема 尸2 также сбрасывается, и с этого момента все будет осуществляться как в нормальном цикле.

Аварийный цикл на рис. 10.8 показывает, что происходит 'в аварийной ситуации ——считается, что Бастер попал в ловушку. Одновременно со срабатыванием датчика появляется сигнал В；, но так как Бастер не движется, он так и останется до тех пор, пока вы не поможете Бастеру. В этот момент (точка 15 на рис. 10.8) сигнал В( исчезнет, и действие закончится.

Сигнал аварийного состояния BAl появляется в любой из аварийных ситуаций, показанных в табл. 10.1. Однако он не используется до тех пор, пока не будет изготовлена и установлена плата звукового сигнала, рассматриваемая в гл. 11.

Установка и проверка блока «отъезд»

Сконструируйте один из наборов контактных датчиков', приведенных на рис. 10.2 и 10.3, и соберите на трех платах все схемы. Осуществите соединения в соответствии со схемой распайки на рис. 10.1. Пометьте тумблер Su на местной панели ручного управления как《блокировка отъезда».

Работу блока следует проверять с отключенными двигателями движения и поворота. По светодиодам панели индикации можно следить за командами, поступающими на вход дешифратора команд от блока «отъезд».

<16

Предварительная проверка блолка

Этап Г. Установите следующие состояния тумблеров на все время проведения предварительной проверки：

«Местный/дистанционный»: местный. Это положение тумблеров передает управление местной панели ручного управления.

《блокировка отъезда»: выкл. Это разрешает работу блока.

《Подаиа местной команды»: вкл. Это разрешает поступление команд от панели управления на вход дешифратора

команд.

На панели управления набрано управляющее число 1111 (FFAS). Это подает команду 1111, если более приорететный блок «отъезда не работает.

Все остальные тумблеры местной панели ручного управления, за исключением S2% и S3*, выключены.

В этот момент все четыре индикатора должны светиться.

• Система воспринивает управляющее слово 1111 от панели управления, так как в этот момент она является самым при- орнтетным блоком.

Этап 2. Отрегулируйте потенциометр, задающий длитель' ность реакции, следующим образом.

все ло・все ло・Установите регулировку на максимальную длительность, повернув движок потенциометра до предела по часовой стрелке. На мгновение замкните передний контактный датчик и заметьте реакцию панели индикации. Индикаторы должны показывать двоичный код 0010 в течение 5 с, после чего ^высветить 1111. Если реакция была иная, проверьте гические схемы и распайку блока.

все ло・

все ло・

Этап 3. Проверьте все указанные в табл. 10.1 не аварийные ситуации. Панель индикации должна в каждом случае показывать соответствующие реакции блока, после чего вы-

свечивать 1111.

Для проверки систем с набором из восьми контактных датчиков можно воспользоваться логическими уравнениями табл. 10.2.

Этап 4. Проверьте аварийные ситуации, подсоединив вольтметр к выходу BAL на выходной плате блока. Имитация ^аварийной ситуации путем замыкания соответствующих комбинаций контактов влечет за собой следующие изменения:

панель индикации показывает 0000 (все индикаторы выключены);

напряжение на выходе Bal возрастает от 0 до +5 В. Показания панели индикации должны измениться от 0000 на 1111 в течение 3——4 с после отпускания контактов.

Этап 5. Проверьте работу тумблера 《блокировка отъезда» путем его включения. Тумблер работает нормально, если

панель индикации показывает 1111 даже после срабатывания датчиков.

Выключите тумблер «блокировка отъезда», прежде чем проводить дальнейшие проверки и эксперименты.

Проверка работы блока на полу

Задайте команду 0000 (RSTO), чтобы остановить все действия, и подайте питание на двигатели движения и поворота. Полностью зарядив аккумуляторы, поставьте Бастера на пол и направьте его на стену. Задав команду 1111 (FFAS), следите за движением Бастера. Столкнувшись со стеной, он должен начать двигаться назад, поворачивая при этом вправо. Если длительность реакции установлена правильно, Бастер должен отодвинуться от стены и стать почти параллельно ей к тому моменту, когда система передаст управление на команду 1111. Если время слишком велико, Бастер уткнется задом в ту же стену раньше, чем блок «отъезд» прекратит свою работу. В этом случае остановите машину (задав 0000) и поверните движок потенциометра слегка против часовой стрелки.

Если, напротив, время будет слишком мало, Бастер наткнется на стену через несколько секунд после того, как он отъехал ит нее. В этом случае следует заменить резистор R2 на выходной плате блока более высокоомным.

Включение основного состояния

Бастер теперь готов к работе, и для реализации всех его возможностей нужно включить в систему основное состояние. До настоящего момента в процессе проверки команда 1111, которая подавалась с ручной панели управления, имитировала основное действие. Тем не менее желательно иметь возможность отключить ручное управление, если Бастер сможет выполнить эту команду самостоятельно.

Отсоедините выход тумблера S" от платы буфера и соедините проводом выход платы управления селектором Gdd со входом буфера S8f. Заизолируйте конец провода, идущего от тумблера, чтобы он не мог закоротить соседнюю схему.

Наконец, соедините вместе все входы D8 платы селектора команд с низким приоритетом и подключите их в наиболее удобном месте к источнику +5 В. Благодаря этому сигнал Gdd будет подавать команду 1111 (если Бастеру не задано что-либо другое).

Теперь Бастер готов к демонстрации； он мчится с полной скоростью вперед и самостоятельно отъезжает от предметов. Он может также выполнять команды оператора, которые подаются с помощью панели ручного управления, когда включен тумблер «подача местной команды》. ？

Глава 11

аварийные сигналы препятствия

и «ГОЛОДА»

Блок «отъезд», которьгй был описан в предыдущей главе, вырабатывает выходной сигнал, предназначенный для подачи звукового аварийного сигнала в тех случаях, когда Бастер попадает в «ловушку». Этот сигнал, обозначенный на рис. 10.1 Bal, будет поступать на плату подачи аварийных сигналов, которая генерирует непрерывный звуковой сигнал аварии частотой 3 кГц при высоком уровне на шине 8AL.

Однако функции платы аварийных сигналов этим не ограничиваются. Эта плата генерирует также прерывистый звуковой сигнал, как только основной аккумулятор питания Бастера разрядится до +10 В; если же напряжение питания продолжает падать, то в конце концов плата выдает управляющий сигнал, который останавливает всю систему. Значительная часть этой главы посвящена теории и работе схемы, которая следит за уровнем напряжения питания и выдает сигналы аварии и остановки。

С технической точки зрения важно следить за состоянием основного источника питания Бастера +12 В и подавать аварийный сигнал, когда напряжение питания упадет до такого уровня, при котором Бастер станет медлительным. И если в этот момент аккумуляторы не будут подзаряжены, следует полностью выключить систему, чтобы избежать окончательной разрядки.

Существует и более существенная причина философского ■ порядка для того, чтобы следить за уровнем напряжения питания. Одна из основных целей всей программы создания Бастера ——построение машины, которая ведет себя подобно животному, а животному органически присуще стремление мни рефлекторный механизм выживания. В некоторых отношениях отъезд от препятствий представляет собой рефлек- торный механизм выживания — без него Бастер очень скоро стал бы абсолютно беспомощным, даже наткнувшись на небольшое препятствие. Это же относится и к уровню напря- ^е™я аккумуляторов: мертвые батареи ——это мертвый Бастер.

Подобно любому животному, Бастер должен питаться, чт°бы выжить. Он должен чувствовать необходимость «подкрепиться» (чувствовать голод) и иметь возможность 119

R瞅祢筋Мта блока w отъезд" Г гл W )

Плата слежения за на -

пряжением питания

12 А ,200В12 А ,200ВВыпрямительВыпрямительКонтакты ^ар^дяого устройстваКонтакты ^ар^дяого устройства12 В12 ВИсточникИсточникэталонного напряженияэталонного напряженияПитание +/25Питание 55®—Т — ПитаниеТ Основной 〃с- точник пита- нияПитание +/25Питание 55®—Т — ПитаниеТ Основной 〃с- точник пита- ния0 +REFНн$+/28%+5万0 +REFНн$+/28%+5万Зем期ЗемляЗем期Земля

12 А ,200В

12 А ,200В

Выпрямитель

Выпрямитель

Контакты ^ар^дяого устройства

Контакты ^ар^дяого устройства

12 В

12 В

Источник

Источник

эталонного напряжения

эталонного напряжения

Питание +/25

Питание 55®—

Т — Питание

Т Основной 〃с- точник пита- ния

Питание +/25

Питание 55®—

Т — Питание

Т Основной 〃с- точник пита- ния

0 +

REFНн$

+/28%

+5万

0 +

REFНн$

+/28%

+5万

Зем期Земля

Зем期Земля

Рис. 11.1. Схема соединений в блоке подачи аварийных сигналов.* —временное соединение.

предпринять что-либо, чтобы избежать голодной смерти. В этом состоит основное содержание режима《голод》.

Система Бастер II не имеет полного режима 《голод》, при котором Бастер обнаруживает разрядку аккумуляторов, после чего сам отыскивает зарядное устройство. К настоящему моменту система почти готова к тому, чтобы обнаруживать низкий уровень напряжения питания, поэтому сейчас в нее будут включаться платы слежения за напряжением питания и подачи аварийных сигналов. Процесс поиска зарядного устройства ——более сложная задача слежения, которая впервые рассматривается в гл. 14 и используется для реализации режима «голод» в гл. 15.

Общие принципы работы

На рис. 11.1 приведена блок-схема системы слежения за напряжением питания и подачи аварийных сигналов. Первая плата следит за падением напряжения питания до двух уровней значений, а также за током зарядки аккумуляторов. Это достигается с помощью входного сигнала REF, поступающего на плату слежения. Входной сигнал поступает от независимой сухой батареи, которая используется лишь для задания опорного напряжения схемам, следящим за уровнем напряжения питания.

На вход D+ поступает напряжение с выхода зарядного устройства, которое сравнивается на плате с напряжением ак-

Плата подачи а6ариИнь1Х с〃2//〃〃《6Плата подачи а6ариИнь1Х с〃2//〃〃《6Bai Hhs hls % 饱е +5В 冬期 SzsBai Hhs hls % 饱е +5В 冬期 SzsaalaalAy/SAy/SНсомНсомЗемляЗемля比0"的D比0"的D$23$235урар（гл. 9）5урар（гл. 9）8而〜У8而〜Уна землюна землюHQ 十56HQ 十56N8N8На платье добавляемые rs Зальнек-шемНа платье добавляемые rs Зальнек-шем**Панель индикации 斤。c匿 тодиодах （2几 8）Панель индикации 斤。c匿 тодиодах （2几 8）Блок улровле-. 私я селекторов команд（ гд. 9）Блок улровле-. 私я селекторов команд（ гд. 9）吗D2?〃2《D28吗D2?〃2《D28Входы селектора команд с высоким приоритетом（2力.b）Входы селектора команд с высоким приоритетом（2力.b）

Плата подачи а6ариИнь1Х с〃2//〃〃《6

Плата подачи а6ариИнь1Х с〃2//〃〃《6

Bai Hhs hls % 饱е +5В 冬期 Szs

Bai Hhs hls % 饱е +5В 冬期 Szs

aal

aal

Ay/S

Ay/S

Нсом

Нсом

Земля

Земля

比0"的D

比0"的D

$23

$23

5урар

（гл. 9）

5урар

（гл. 9）

8而〜

У

8而〜

У

на землю

на землю

HQ 十56

HQ 十56

N8

N8

На платье добавляемые rs Зальнек-

шем

На платье добавляемые rs Зальнек-

шем

*

*

Панель индикации 斤。c匿 тодиодах （2几 8）

Панель индикации 斤。c匿 тодиодах （2几 8）

Блок улровле-. 私я селекторов команд（ гд. 9）

Блок улровле-. 私я селекторов команд（ гд. 9）

吗

D2?

〃2《

D28

吗

D2?

〃2《

D28

Входы селектора команд с высоким приоритетом

（2力.b）

Входы селектора команд с высоким приоритетом

（2力.b）

кумуляторов +12 В. Это необходимо для того, чтооы в конечном итоге сформировать сигнал, который будет удерживать Бастер в его «гнезде》все время, пока он голоден и потребляет ток от зарядного устройства. Что касается варианта Бастер II, сигнал D+ отвечает главным образом за то, что во время подзарядки Бастер не будет проявлять активности.

Когда основное напряжение питания упадет ниже +10 В на время, большее 6 с, на выходе платы слежения "hs появится высокий уровень. Это временное условие служит для того, чтобы режим «голод» не включался каждый раз после того, как мгновенная перегрузка вызовет кратковременное падение напряжения питания. Аналогично сигнал на выходе "ls появляется при падении напряжения питания ниже критической величины порядка 8 В. На плате подачи аварийных сигналов эти выходные сигналы Hhs и "ls используются логическими схемами для подачи звукового сигнала аварии, когдС на входе Hhs появляется высокий уровень, и для выключения системы при появлении высокого уровня на входе А*

Высокий уровень на выходе платы слежения "вс поддер- ^ивается в течение всего времени, пока Бастер подключен к 121

зарядному устройству и потребляет от него заметный ток. В тот момент, когда аккумуляторы заряжаются до нормального уровня, сигнал "вс исчезает.

Плата подачи аварийных сигналов состоит из двух генераторов, нескольких логических схем и усилителя звуковой частоты. Один из генераторов настроен на 3 кГц, другой выдает частоту 〜2 Гц. Когда с выходной платы блока《отъезд》 поступает сигнал Bal/логические схемы пропускают сигнал с частотой 3 кГц с выхода одного из генераторов на вход усилителя низкой частоты. Услышав звук этой частоты, вы поймете, что Бастер попал в затруднительное положение.

Сигнал 〃hs разрешает работу логических вентилей, которые формируют прерывистый аварийный сигнал, используя частоты 3 кГц и 2 Гц. Прерывистый сигнал означает, что аккумуляторы разрядились, а непрерывный сигнал, — что Бастер попал в ловушку. В данном случае непрерывный сигнал имеет приоритет над прерывистым. Если на плату подачи аварийных сигналов одновременно придут сигналы Bal и Hhs (Бастер в ловушке и голоден), то будет звучать непрерывный сигнал.

Другие логические вентили на плате подачи аварийных сигналов полностью выключают систему, если поступает сигнал "ls・ При правильно настроенной схеме формирования этого сигнала на плате слежения за напряжением питания система не должна выключаться до тех пор, пока аккумуляторы не разрядятся до уровня, при котором Бастер уже не может двигаться.

Небольшая часть платы аварийных сигналов занята двумя логическими вентилями и транзисторным усилителем, который управляет светодиодом № 8 на панели индикации (см. гл. 8). Когда система отключается ввиду разряда аккумуляторов, этот светодиод мигает с частотой 2 Гц; никаких звуковых сигналов при этом не подается.

Как видно из рис. 11.1, выход платы аварийных сигналов "con/〃sd поступает на вход селектора команд высокого приоритета Gd2. Это соединение, а также нулевой код, поданный на входы данных,——временные. Благодаря им при выключении из-за разрядки аккумуляторов Бастер прекращает всякое движение. В дальнейшем в гл. 14 вход Gd2 будет использован для реализации режима 《голод》в полном объеме.

Плата слежения за напряжением питания

Плату слежения за напряжением питания (см. схему на рис. 11.2) можно разбить на три основные части: детектор степени разрядки аккумуляторов, при которой подается аварийный сигнал, детектор степени разрядки, при которой си-

стема выключается, и детектор тока зарядки аккумуляторов. Батарея +12 В, от которой берется опорное напряжение для схем слежения за уровнем напряжения, и выпрямительный диод, используемый в детекторе тока зарядки, расположены вне платы (см. схему соединений на рис. 11.1).

Принцип работы

Плата слежения за напряжением питания содержит две одинаковые схемы, которые образуют двухуровневый детектор напряжения. Во входных каскадах этих схем используется компаратор LM139. Опорное напряжение от эталонной батареи + 12 В снимается со средних точек потенциометров настройки R1 и R2. В нормальном состоянии напряжения на выходах компараторов LSI и LS2 близки к 0 до тех пор, пока напряжение питания +12 В больше, чем заданные потенциометрами R1 и R2 опорные напряжения. В тот момент, когда напряжение питания упадет ниже заданного уровня, на выходе компаратора появится уровень порядка +5 В.

Предположим, к примеру, что с помощью R1 опорное напряжение для LSI задано равным +10 В. Пока основной аккумулятор не разрядится до напряжения 十10 В, на выходе LSI будет низкий уровень. В момент падения напряжения питания ниже 十10 Q компаратор изменит свое состояние, на его выходе появится 十5 В.

Компаратор LS2 работает точно так же, как и LSI. Однако для наших целей уровень срабатывания LS2 нужно установить ниже, чем LSI. Для определенности примем, что порог срабатывания компаратора LSI задан 十10 В, a LS2 — +8 В.

Рассмотрим теперь работу компараторов. Нормально на их выходах напряжение близко к 0. Когда по какой-либо причине напряжение питания упадет ниже +10 В, на выходе первого компаратора скачком появится сигнал +5 В, который сохранится до тех пор, пока напряжение питания не возрастет до уровня порядка 十10,5 В. Если же напряжение гш- тания будет продолжать падать, на выходе LSI сохранится -высокий уровень, а когда напряжение упадет ниже +8 В, высокий уровень появится и на выходе LS2.

Выход LSI поступает прямо на вход схемы таймера типа 555 (F1). Пока на выходе LSI низкий уровень (нормальные условия работы), выход F1 также удер^живается в 0. При переключении LSI на +5 В в ответ на падение напряжения пи- тания включается F1 и выдает импульс фиксированной дли-

находиться дольше, чем в течениенаходиться дольше, чем в течениетельности. Времязадающие конденсатор и резистор (С2 и 投4) выбраны так, чтобы обеспечить задержку на 6 с. Если на выходе LSI 十5 В будет

находиться дольше, чем в течение

находиться дольше, чем в течение

6 с, то импульс 尸 1 закончится и задним фронтом запустит

Нвс

генератор импульсов (PG1). Если же в течение этого 6-секундного интервала напряжение питания опять возрастет, F1 будет автоматически сброшен в 0.

PG1 представляет собой ждущий мультивибратор или генератор импульсов. Задний фронт входного сигнала от таймера 尸 1 запускает мультивибратор, который выдает на выходе 3-13 положительный импульс длительностью 10 мс. Задний фронт этого импульса (через 10 мс после конца импульса 尸1) стробирует триггер FF1.

FF1 включен так, что нормально на его выходе "hs низкий уровень. Если выход компаратора LSI на входе триггера 4-1 равен 1, то импульс, приходящий от PG1, изменит состояние триггера, в результате чего на выходе Hhs появится +5 В. Если же во время прихода импульса от PG1 на входе 4-2 низкий уровень (ситуация, возникающая тогда» когда па

I CLR

Рис. 11.2. Схема платы слежения за напряжением питания.

ИС1—счетверенный компаратор LM139, ИС2 — сдвоенный таймер 5M (Radio Shack 276-1728), ИСЗ — сдвоенный ждущий мультивибратор 74123 (Radio ShacK 276-1817)» ИСГ— сдвоенный /-/(-триггер 7473 (Radio Shack 276-1803); DI, 2—любые днодн.

дение напряжения длится меньше чем 6 с), то триггер не может изменить состояние и "hs остается равным 0.

■ Коротко говоря, на выходе платы слежения "hs сигнал появляется в тех случаях, когда основное напряжение питания упадет ниже +10 В на время, большее 6 с. В момент восстановления напряжения питания, даже если "hs был установлен, он опять станет равным 0, что означает конец аварийной ситуации.

На самом деле схемы таймера и генератора импульсов использовались для того, чтобы обеспечить включение режима 《голод》только в тех случаях, когда основные аккумуляторы действительно разряжаются до критического уровня. Мгновенные перегрузки могут вызвать падение напряжения питания ниже уровня 十10 В, но таймер и генератор импульсов эффективно отфильтровывают эти ситуации, способные включить режим <кголод».

Детектор нижнего уровня напряжения, состоящий из LS2, 尸2, PG2 и FF2, работает аналогично, удерживая сигнал //Ls в нуле до тех пор, пока уровень напряжения питания не упа- ает ниже 十8 В на время, большее 6 с.

Что касается использования этих двух сигналов в системе Вастер II, то "hs обеспечивает подачу звукового аварийного сигнала разряда аккумуляторов, а Н ls выключает всю 125

систему и включает мигание светодиода на панели индикаторов.

Детектор тока зарядки LS3 (см. схему на рис. 11.2) построен с использованием третьего компаратора, содержащегося в корпусе LM139. Входные сигналы снимаются с выпрямителя, расположенного в цепи зарядки аккумуляторов (см. рис. 11.1). Эта схема основана на нелинейности вольтампер- ной характеристики диода. Пока аккумуляторы потребляют большой зарядный ток, прямое падение напряжения на диоде составляет 0,5—0,8 В. По мере того как аккумуляторы набирают полный заряд, ток заряда сокращается и напряжение на диоде также падает. В конце концов прямое падение напряжения приведет к такому уровню, при котором состояние ~ на выходе изменится.

LS3 включен по схеме инвертирующего компаратора, причем выходное напряжение зарядного устройства (обозначено £)+) подается на инвертирующий вход. Таким образом, выход LS3 равен 0, когда аккумуляторы заряжены или Бастер отключен от зарядного устройства. Единственное условие, при котором на выходе LS3 высокий логический уровень,——зарядный ток, достаточный для поддержания в насыщении выпрямительного диода.

Следует иметь в виду, что система Бастер II не в состоянии полностью использовать все возможности плат блока «голод». Плата слежения за напряжением питания выглядит, разумеется, переусложненной и слишком дорогой для простой подачи аварийного сигнала. Однако эти же схемы будут служить важным звеном в более сложном и содержательном действии слежения, составляющем часть программы Бастер IIL-

Установка и начальная регулировка

Всю плату слежения за напряжением питания можно разместить на односторонней печатной плате размером 100 X 150 мм. Как обычно, регулировочные элементы RI, R2 н R3 следует разместить в таком месте, до которого легко добраться для точной настройки в дальнейшем.

Установите законченную плату слежения за напряжением питания в самую нижнюю из имеющихся позиций стойки печатных плат. Соедините ее с источником питания, эталонной батареей и выпрямительным диодом, как показано на рис. 11.1. Местоположение эталонной батареи несущественно—ее можно разместить в любом удобном месте на корпусе Бастера или на стойке плат. Что касается выпрямитель- ного диода, его следует разместить как можно ближе к кон- ' тактам зарядного устройства.

Важно, чтобы пороги срабатывания компараторов настраивались в условиях реальных нагрузок. Для регулировки 126

LSI предоставьте Бастеру возможность двигаться до тех пор, пока напряжение питания не начнет падать ниже 十10 В (при одновременной работе обоих двигателей). Приподнимите задние колеса Бастера так, чтобы он не мог двигаться, и дайте ему команду FFAS. При проведении описываемой ниже регулировки LSI поддерживайте напряжение питания на уровне 4-10 В, придерживая рукой задние колеса с необходимой силой.

Соедините другой вольтметр с выходом LSI (вывод 1-2) и следите за тем, как выходное напряжение скачет от 0 на +5 В и обратно при вращении потенциометра R1 в обе стороны. Поддерживая напряжение питания +10 В, поверните R1 так, чтобы на выходе LSI был 0, после чего плавно поворачивайте его в обратную сторону до тех пор, пока на выходе не появится 下5 В. Этот компаратор теперь настроен на работу с порогом переключения +10 В.

Для настройки уровня срабатывания компаратора LS2 следует смотреть за его выходным сигналом (на выводе 1-1), нагружая задние колеса с такой силой, чтобы напряжение питания упало до 十8 В. Потенциометр R2 поворачивайте до тех пор, пока на выходе не появится +5 В. Выход LS2 может и не возрасти выше 十4 В, так как низкое напряжение может повлиять на работу стабилизатора. Важно настроить R2 так, чтобы компаратор переключался на более высокое напряжение, как только напряжение питания упадет до 十8 В.

Наконец, во время зарядки аккумуляторов, когда процесс уже заканчивается, можно установить порог срабатывания компаратора LS3. Зарядите аккумуляторы до их максимального уровня, а затем плавно вращайте R3 до тех пор, пока выход LS3 (выходной сигнал платы слежения НВс) не перескочит с 十5 В на 0.

Плата подачи аварийных сигналов

Как показано на схеме рис. 11.3, таймеры F1 и F2 (они не рассматривались выше) включены по схеме мультивибра- тора. С помощью /?1 F1 настраивается до получения симметричных прямоугольных колебаний частотой 3 кГц. Что ка- сается F2, частота его работы составляет 2 Гц при скваж* ности порядка 30 %. Необходимость настройки частоты генератора F1 вызвана тем, что в дальнейшем ин будет использоваться в качестве источника для акустической связи. Точная установка частоты и скважности F2 необязательна, Но эти параметры должны быть близкими к приведенным значениям.

尸 1 и F2 работают непрерывно, но их выходные сигналы проходят на вход усилителя звуковой частоты и каскада

Также & 2-14Также & 2-14Рис. 11.3. Схема платы подачи аварийных сигналов.Рис. 11.3. Схема платы подачи аварийных сигналов.ИС1 — сдвоенный таймер 556, ИС2 —З-ЗИ-НЕ 7410, ИСЗ, 4 —4-2И-НЕ 7400, ИС5—усилитель звуковой частоты 2,5 Вт, LM380; Q1 — 2N697.ИС1 — сдвоенный таймер 556, ИС2 —З-ЗИ-НЕ 7410, ИСЗ, 4 —4-2И-НЕ 7400, ИС5—усилитель звуковой частоты 2,5 Вт, LM380; Q1 — 2N697.К27・8 戶22以 1-13 i-g*0 .К27・8 戶22以 1-13 i-g*0 .队口伙口%口 0队口伙口%口 0

Также & 2-14

Также & 2-14

Рис. 11.3. Схема платы подачи аварийных сигналов.

Рис. 11.3. Схема платы подачи аварийных сигналов.

ИС1 — сдвоенный таймер 556, ИС2 —З-ЗИ-НЕ 7410, ИСЗ, 4 —4-2И-НЕ 7400, ИС5—усилитель звуковой частоты 2,5 Вт, LM380; Q1 — 2N697.

ИС1 — сдвоенный таймер 556, ИС2 —З-ЗИ-НЕ 7410, ИСЗ, 4 —4-2И-НЕ 7400, ИС5—усилитель звуковой частоты 2,5 Вт, LM380; Q1 — 2N697.

К2

7・8 戶2

2以 1-13 i-g

*0 .

К2

7・8 戶2

2以 1-13 i-g

*0 .

队口伙口%口 0

队口伙口%口 0

управления светодиодом лишь при выполнении определенных условий.

Если обозначить выход F1 через 九,то непрерывный сигнал аварии поступает на вход усилителя при условии /「BalTls = 1. Сомножитель %s включен в произведение с 1 таким расчетом, чтобы при выключении системы из-за разря- ：| 128』

Дки аккумуляторов до предельного уровня аварийный сигнал не подавался.

Если выход F2 обозначить через f2, то аварийный сигнал Разрядки аккумуляторов выражается в виде，i・，2・"hs・Hls・ Логическое перемножение сигналов 厶 и % формирует преры- вистый сигнал, который поступает на вход усилителя, когда 〃hs равно 1 (аккумуляторы разряжены), но "ls еще равно 0 (уровень напряжения выше критического).

5 Зак. 96

Логическая сумма звуковых сигналов препятствия и «голода» с выходом усилителя звуковой частоты выходит с платы через вывод 4AL. В качестве звукового усилителя использован LM380, имеющий мощность 2,5 Вт. Регулировка коэффициента усиления осуществляется с помощью потенциометра R7.

Сигнал，2 частотой 2 Гц обеспечивает мигание светодиода, когда система выключается из-за разрядки аккумуляторов. Для этого случая логическое условие выглядит просто как f2*-^Ls. Так как сигнал % имеется всегда, единственным условием мигания светодиода является появление "ls・ Транзистор Q1 управляет светодиодом, уменьшая требования к нагрузочной способности микросхемы.

Кроме рассмотренных выше, лишь один логический сигнал представляет интерес в настоящее время ——Hcon/HSd. Полная роль этого сигнала станет более ясной на этапе Бастер III. До этого момента достаточно сказать, что 〃con/〃sd = 〃ls + 〃вс・ Этот сигнал поступает на вход селектора команд со вторым приоритетом (см. рис. 11.1). Так как этот уровень приоритета временно включен так, чтобы постоянно задавать управляющее слово FSTO, очевидно, что появление сигнала о разрядке аккумуляторов до предельного уровня ("ls) или сигнала о зарядке аккумуляторов ("вс) полностью останавливает систему.

Остальные выходы платы будут рассмотрены в гл. 15 в связи с режимом поиска.

Изготовление, настройка и проверка

Единственный важный момент, который нужно учесть при изготовлении платы аварийных сигналов, состоит в том, что закорачиваемые на землю выводы усилителя LM380 должны быть припаяны к медной полосе, имеющей максимально возможную площадь. Чтобы обеспечить необходимый теплоотвод, достаточно заземлить выводы 3, 4, 5, 10, 11, 12 на участок фольги площадью не менее 6 см2.

Установите плату аварийных сигналов над платой слежения и сделайте соединения в соответствии с рис. 11. 1. В качестве динамика можно взять любой, имеющий сопротивление 8 Ом, который можно удобно закрепить на передней части шасси. На данном этапе конкретное расположение динамика не имеет значения, но в дальнейшем он должен быть размещен выходным отверстием вперед.

Сейчас можно настроить рабочую частоту FL Если в вашем распоряжении имеется частотомер, соедините его с выводом 1-4 и TjqHo настройте 3 кГц с помощью потенциометра R1. Можно воспользоваться также осциллографом, настраи-

вая R1 до получения совершенно симметричного сигнала на выводе 1-4. ,

Пометьте тумблер S2s на местной панели ручного управления как «имитация голода», а тумблер S?% —как «блокировка голодав.

Теперь при включении тумблера «имитация голода» Бастер должен выключаться управляющим словом FSTO (1000), однако при этом светодиод не должен мигать. Включение тумблера «блокировка голода» вызывает противоположный эффект: тумблер блокирует «естественное» выключение, вызванное разрядом аккумуляторов до предельного уровня.

Работа этих тумблеров тоже представляется весьма тривиальной на данном этапе; с их истинным назначением придется подождать до тех пор, пока не будет установлен блок слежения.

Самая лучшая окончательная проверка работы плат слежения за напряжением питания и подачи аварийных сигналов—дать разрядиться аккумуляторам. Выключите тумблеры 《имитация голода» и «блокировка голода» и предоставьте Бастеру возможность продолжать двигаться в течение некоторого времени. Когда аккумуляторы разрядятся до +10 В, из динамика раздастся прерывистый сигнал, а когда аккумуляторы разрядятся ниже +8 В, аварийный сигнал прекратится, Бастер остановится, и единственным признаком жизни будет мигающий светодиод и управляющее слово 1000 на панели индикации.

Может оказаться, что энергии аккумуляторов не хватит, чтобы Бастер мог двигаться до тех пор, пока не будет остановлен сигналом общего выключения. В этом случае поверните потенциометр R2 на плате слежения так, чтобы компаратор переключался при более высоком уровне напряжения. После остановки Бастер должен оставаться в состоянии FSTO до тех пор, пока аккумуляторы снова не будут полностью заряжены.

Глава 12

ЛИНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Экспериментатор, работающий в области робототехники, всегда стремится создать машину, обладающую максимумом возможностей при минимальном вмешательстве человека. Система Бастер I, которая была построена на первом основном этапе программы, может делать самостоятельно очень немного; но схемы выбора команд, а особенно блок «отъезд», наделяют Бастер наиболее важным элементом независимости.

На первый взгляд может показаться, что линия связи, или возможность дистанционного управления, представляет собой шаг в неверном направлении. Это может выглядеть шагом назад к увеличению роли человека в управлении. Но в нашем случае это не обязательно так. Линия акустической связи, описываемая в настоящей главе, действительно дает оператору возможность вручную управлять Бастером издалека; но окончательное назначение линии связи значительно шире этого.

Линия акустической связи устанавливает дополнительный канал связи с Бастером. Прежде всего линия связи дает оператору возможность управлять Бастером на расстоянии. В качестве линии связи может быть прямая акустическая связь, при которой управляющие Бастером слова передаются посредством звуков. Однако те же самые звуки можно передать Бастеру с помощью радиосвязи, что значительно увеличивает диапазон действия связи. Можно воспользоваться и телефонной связью, так как формат передачи информации посредством звука полностью совместим с сегодняшними стандартами передачи информации посредством частотной модуляции (FSK).

Более важным является то, что звуковые посылки можно записать на магнитную ленту и позднее воспроизвести. Таким образом становится возможным использовать звуковые сигналы для построения набора интересных программ поведения Бастера или «обучить» Бастер выполнять длинную последовательность сложных заданий.

Разумеется, нет никакой необходимости в том, чтобы панелью дистанционного управления управлял человек-оператор. Управление всей системой можно предоставить более

сложной вычислительной системе на мини-ЭВМ или микропроцессоре, которая слишком велика, чтобы ее можно было разместить на шасси Бастера. И, наконец, можно заставить Бастер взаимодействовать с ЦВМ или устройством регистрации на магнитную ленту таким образом, чтобы он вел протокол своих действий, исключая неправильные или неэффективные движения по мере того, как он будет «осваивать》поставленные задачи.

В этой книге не рассматривается управление от ЦВМ и построение взаимодействия. С учетом всего сказанного видно, что включение в систему блока акустической связи представляет собой одно из наиболее значительных усовершенствований Бастера. Возможности дальнейшего усовершенствования управления ограничиваются лишь воображением экспериментатора и его квалификацией.

Общие принципы работы

Упрощенная блок-схема блока акустической связи, ис「 пользуемого в системе, приведена на рис. 12.1. При работе в режиме дистанционного управления экспериментатор задает 4-разрядные управляющие слова с помощью автономной панели управления. Плата просмотра данных, которая входит в состав передающей части, считывает данные с панели управления и преобразует высокий и низкий логические уровни в стандартные ЧМ-посылки: логический 0——1070 Гц и логическая 1 — 1270 Гц.

Если вы хотите, например, чтобы Бастер быстро двигался вперед (FFAS), поднимите все тумблеры вверх, задавая стандартный код 1111, соответствующий этой команде. По мере того как плата просмотра считывает эти логические уровни, генератор звуковой частоты выдает последовательность из 4 звуковых сигналов частотой 1270 Гц. Задание команды медленного движения назад (RSLO), которой соответствует код 0001, приводит к появлению на выходе генератора 3 сигналов частотой 1070 Гн, за которыми следует один сигнал 1270 Гц.

На самом деле панель дистанционного управления, которая используется с системой Бастер II, имеет 7 входных тумблн ров: 4 для задания управляющих слов и 3 для подачи специальных команд типа блокировки голода и имитации голода. Плата просмотра анализирует все тумблеры поочередно, после чего пропускает импульс, который в противном случае соответствовал бы восьмому разряду (рис. 12.2). Пропущенный импульс используется для синхронизации работы блока просмотра данных в приемной части системы акустической связи, в котором использован сдвиговый регистр.

Р р纟豈QQlff FRa溶ММ芝h &§ 坦

.«ОЛО^-OS^F Hsxrf-OH«

ndHos°odu 『нип-qHIfou .•? .Osa

.smKao JOHDBhH-DAyp SSKSK-

WS^K-M05 каашфзоаЕ^•£

С выхода генератора звуковой частоты сигнал поступает на вход звукового усилителя, который усиливает звуковые ЧМ-сигналы, перед тем как они поступят на небольшой динамик.

Приемная часть акустической линии связи расположена на шасси Бастера. Небольшой микрофон принимает звуковые сигналы передатчика, после чего они усиливаются звуковым усилителем ——он определяет чувствительность приемной части. Демодулятор превращает входные ЧМ-сигналы в их исходные логические уровни 0 и 1. Эта плата выдает также тактовые сигналы и сигнал синхронизации, которые содержатся в ЧМ-сигнале.

Окончательная дешифрация входной информации происходит на выходной плате линии связи. Выходами этой платы являются стандартные 4-разрядные управляющие слова, 3~ разрядное слово команды и управляющий сигнал. 4-разряд- ные управляющие слова поступают на вход селектора команд, который имеет приоритет 5, а управляющий сигнал используется для того, чтобы передать управляющие слова на вход дешифратора команд. 3-разрядное слово команды, которое главным образом используется для проверки и блокировки различных действий, поступает на входы А платы управления селектором команд.

Режим дистанционного управления начинается в тот момент, когда приемная часть получает первые посылки от пе・ .редатчика; и система автоматически выходит из этого режима, если данные не поступали более 5 с. В тот момент,

Панель управления 夕 источник numat передатчика■Н2В Земля +58Панель управления 夕 источник numat передатчика■Н2В Земля +58• 4 變°'/6зг必 厅AAA• 4 變°'/6зг必 厅AAA+ /2Bзем加+ /2Bзем加£)全73§『* У£)全73§『* У+ 58Земля 'Плата просмотра данных+ 58Земля 'Плата просмотра данных。+53 ЗемляCLK 6о G/G2 &3 G4 % 6б 67。+53 ЗемляCLK 6о G/G2 &3 G4 % 6б 67Платагенератора з色бои частотыПлатагенератора з色бои частоты+5зе以励s,s?fi3%%fiffe7+5зе以励s,s?fi3%%fiffe7

Панель управления 夕 источник numat передатчика

■Н2В Земля +58

Панель управления 夕 источник numat передатчика

■Н2В Земля +58

• 4 變°'/6зг必 厅AAA

• 4 變°'/6зг必 厅AAA

+ /2B

зем加

+ /2B

зем加

£)全73§『* У

£)全73§『* У

+ 58

Земля '

Плата просмотра данных

+ 58

Земля '

Плата просмотра данных

。+53 Земля

CLK 6о G/

G2 &3 G4 % 6б 67

。+53 Земля

CLK 6о G/

G2 &3 G4 % 6б 67

Плата

генератора з色бои частоты

Плата

генератора з色бои частоты

+5зе以励s,s?fi3%%fiffe7

+5зе以励s,s?fi3%%fiffe7

Рис. 12.3.Рис. 12.3.соединений передающей части.

Рис. 12.3.

Рис. 12.3.

когда обнаруживается потеря данных, Бастер автоматически переходит в состояние 0000 (RSTO) и находится в нем в течение 5 с. Если за это время данные не поступили, Бастер переходит к исполнению следующего действия с более низким приоритетом.

Информацию от динамика к микрофону можно передавать прямо по воздуху. Для обеспечения достаточной степени надежности связи в пределах комнаты средних размеров достаточно любого интегрального усилителя низкой частоты, способного выдать мощность 2,5— 3,5 Вт.

Звуковые ЧМ-сигналы могут сначала показаться интересным новшеством, однако все, что создает шум, начинает в конце концов раздражать. Можно заставить замолчать линию связи, одновременно расширив ее рабочий диапазон, если использовать пару приемников-передатчиков для передачи тех же сигналов по радио. Разумеется, необходимо ограничить выходную мощность передатчиков, чтобы избежать взаимных помех при работе поблизости других систем.

Передающая часть линии акустической связи

Передающая часть является независимым устройством. Как показано на рис. 12.3, она состоит из панели управления, источника питания, усилителя низкой частоты, платы просмотра и генератора частот.

Источник питания и звуковой усилитель

Питание для передающей части можно взять от стандартной электросети, воспользовавшись подходящим источником питания, который может выдавать 十12 В при токе 2 А. Для портативного варианта передающей части можно воспользоваться 12-вольтовой батареей от ручного фонарика. В любом случае источник питания должен также содержать регулятор напряжения LM309, который выдает 十5 В для питания логических микросхем. На рис. 12.4 приведены оба варианта источника питания.

Небольшие радиодетали, которые используются в источнике питания, а также звуковой усилитель можно разместить на одной печатной плате. Не показанная здесь схема звукового усилителя аналогична той, которая была использована на плате подачи аварийных сигналов в гл. 11. Ручка регулировки уровня устанавливается на панели управления передающей части.

Динамик можно установить на том же алюминиевом корпусе, в котором размещаются источник питания н другие пе-

"56 (перем.ток)"56 (перем.ток)Рис. 12.4. Возможные схемы питания передатчика.Рис. 12.4. Возможные схемы питания передатчика.а—от сети По В； 6 —от батареи 12 В. S8 — тумблер 120/240 В, 10 A; PL1 — индикаторная лампа на 115 В переменного тока; Т1—трансформатор иа 12,6 В, 2 А; BR1 — двухполупериодный выпрямитель 200 В, 6 А; VRI —регулятор напряжения иа 4- 5 В, LM. 309К; В1 — аккумулятор от фонарика на 12 В; СИД1 —светодиод (не обязательно).

"56 (перем.

ток)

"56 (перем.

ток)

Рис. 12.4. Возможные схемы питания передатчика.

Рис. 12.4. Возможные схемы питания передатчика.

чатные платы; можно также установить его в любом месте и соединить с усилителем посредством стандартного кабеля с разъемом.

Панель управления

На панели управления передающей частью размещаются 7 тумблеров для задания управляющих слов и специальных команд, тумблер включения питания, потенциометр регулировки уровня звука; здесь можно также установить индикаторную лампочку. На рис. 12.5 приведены расположение тумблеров на панели управления и ее электрическая схема.

Четыре тумблера, с помощью которых задается управляющее слово, обозначены на передней панели как D1 ——D8. Они подсоединены таким образом, что, когда они находятся в нижнем или нулевом положении, в схему идет нулевой уровень. Эти тумблеры играют ту же роль, что и четыре тумблера на панелях управления, которые рассматривались в гл. 6 и 7.

Три тумблера, задающие команду, выполняют 7 из 10 функций, которые можно задать с помощью ключей, расположенных на местной панели ручного управления. Основное различие между двумя наборами тумблеров заключается 137

♦56 Земля♦56 Земля'Питание'ПитаниеО п п п 白目目ZT\000VV464А32А16/ VСлобо команды」В&кпО п п п 白目目ZT\000VV464А32А16/ VСлобо команды」В&кпQ D D Dо оо о38D402D11— Управляющее слово —IQ D D Dо оо о38D402D11— Управляющее слово —IРис. 12.5. Панель управленияпередатчика.а—схема соединения тумблеров;^—рас-положение деталей. S1 — S7 — тумблерыс одной парой контактов.Рис. 12.5. Панель управленияпередатчика.а—схема соединения тумблеров;^—рас-положение деталей. S1 — S7 — тумблерыс одной парой контактов.в том, что на панели дистанционного управления команда задается посредством комбинации ключей, а не с помощью отдельных ключей. Например, при включении на местной панели ручного управления тумблера «имитация голода» Бастер переходит в режим «голод» независимо от состояния аккумуляторов. Этот же режим можно установить с панели дистанционного управления, задав с помощью ключей команду 001. В табл. 12,1 собраны другие команды, которые можно задавать Бастеру с помощью этих трех тумблеров.

♦56 Земля

♦56 Земля

'Питание

'Питание

О п п п 白目目

ZT\000

VV464А32А16

/ VСлобо команды」

В&кп

О п п п 白目目

ZT\000

VV464А32А16

/ VСлобо команды」

В&кп

Q D D D

о оо о

38D402D1

1— Управляющее слово —I

Q D D D

о оо о

38D402D1

1— Управляющее слово —I

Рис. 12.5. Панель управленияпередатчика.

а—схема соединения тумблеров;^—рас-положение деталей. S1 — S7 — тумблерыс одной парой контактов.

Рис. 12.5. Панель управленияпередатчика.

а—схема соединения тумблеров;^—рас-положение деталей. S1 — S7 — тумблерыс одной парой контактов.

К сожалению, на текущем этапе программы с помощью тумблеров команды нельзя задать Бастеру много различных действий. Тем не менее на этапе Бастер III они приобретут большее значение, когда будут конкретизированы действия S.

Важно заметить, что передаваемые с помощью акустиче-

Таблица 12.1 таблица кодов команд, передаваемых по линии связи

Положения тумблеров 4h432Л16

Управляющий сигнал S

Задаваемое действие

ООО 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

Имитация голода Блокировка голода Не используется в Бастере II То же

ской связи командные слова не оказывают влияния на Бастер, если переключатель «местиый/дистанционный» на местной панели ручного управления находится в положении 《ме стный». Другими словами, Бастер будет реагировать на команду 《имитация голода» (001), поданную с панели дистанционного управления лишь в том случае, если переключатель «местный/дистанционный» находится в положении «дистанционный».

Плата просмотра данных

Плата просмотра данных опрашивает состояние каждого из семн тумблеров панели дистанционного управления. Тумблеры опрашиваются по одному, каждый в течение 10 мс (см. рис. 12.2).

Как видно из рис. 12.6, схема состоит из таймера 555, включенного по схеме генератора, трех триггеров, составляющих двоичный счетчик, и двоично-десятичного дешифратора 7442.

Генератор 555 генерирует симметричные прямоугольные колебания, частота которых настраивается на 50 Гц с помощью подстроечного потенциометра 10 кОм. По заднему фронту этого сигнала запускаются триггеры, в результате чего они выдают двоичный код, изменяющийся от 0 до 7. Этот код поступает на входы дешифратора, который преобра-

Рис. 12.6. Схема платы просмотра данных.

ИС1 — таймер 555, ИС2, 3~ сдвоенный / — /(-триггер 7473, ИС4 —десятичный дешифратор 7442, ИС5, 6—6-НЕ 7404.

П_П_П_Г1_П_П_ГЬП_П_П 以《

■ I~II~L_J~L_J一I_j— FFKBbM zg

но плате просмотра)

I II IFF2 (SbM 2-12 на —nname просмотра )

1в IFF3 (BbM 3-9 на一плате просмотра)

J—B'

lilililililili LI MG眺叩抻也而 c期an 應 генератора)ТИТИТ»ТГГГИ-Ло„Пропущенный z/м物ьс"lilililililili LI MG眺叩抻也而 c期an 應 генератора)ТИТИТ»ТГГГИ-Ло„Пропущенный z/м物ьс"

lilililililili LI MG眺叩抻也而 c期an 應 генератора)

ТИТИТ»ТГГГИ-Ло

„Пропущенный z/м物ьс"

lilililililili LI MG眺叩抻也而 c期an 應 генератора)

ТИТИТ»ТГГГИ-Ло

„Пропущенный z/м物ьс"

Рнс, 12.7. Временные диаграммы сигналов передатчиков.

зует последовательность кодов в последовательность управляющих напряжений, соответствующих обычной последовательности 0, 1, 2, 3, 4, и т. д.

Коротко говоря, плата просмотра данных работает подобно распределителю импульсов, выдавая 20-миллисекундные импульсы поочередно на каждую из восьми выходных шин (рис. 12.7).

После завершения монтажа платы подайте на нее питание + 5 В и установите частоту генератора, равную 50 Гц, с помощью потенциометра 10 кОм. По-видимому, удобнее всего это сделать, подсоединив осциллограф к выводу 3 микросхемы 555 (или к выходному сигналу CLK), после чего необходимо добиться того, чтобы период импульсов составлял 20 мс. Если окажется, что колебания несколько асимметричны, установите длительность нижней части (0 В), равной точно 10 мс, оставив верхнюю часть импульса такой длины, какой она получится.

Проверить работу триггеров и дешифратора несколько более сложно. Если в вашем распоряжении имеется осциллограф с надежным внешним запуском, подайте на вход внешнего запуска выход Go- Если запускать развертку по переднему фронту этого сигнала, то на экране этот же сигнал должен появляться в самом начале. Сигнал Gi должен появляться со сдвигом вправо на 20 мс, G2 — со сдвигом на 40 мс и т. д.

Генератор звуковой частоты

Плата генератора звука считывает состояние тумблеров панели дистанционного управления, используя выходные сигналы платы просмотра. Схема платы приведена на рис. 12.8. Тумблеры опрашиваются по одному, начиная с 01, затем D2 и так далее до D7. Любой тумблер, установленный в 1, дает высокий уровень на выводе 4-6, аналогично установленный в нижнее положение тумблер дает на этом выводе низкий уровень.

Важно отметить, что сигнал Go не связан с каким-либо тумблером. Его отсутствие бросается в глаза при наблюдении последовательности импульсов на выводе 4-6. Пропущенный импульс используется для синхронизации схемы просмотра в приемной части акустической линии связи.

Напряжение на выводе 4-6 на плате генератора звука в любой момент равно либо 0 В (логический 0), либо около +5 В (логическая 1) в зависимости от состояния опрашиваемого тумблера. Через конденсатор С1 этот сигнал поступает на вход звукового генератора 566. Эта микросхема работает в режиме генератора, управляемого напряжением, который выдает 1070 Гц при логическом 0 на входе и 1270 Гц при импульсе + 5 В. Выходной сигнал, снимаемый с вывода 5-3, приведен на рис. 12.7.

Этот выходной сигнал необходимо разбить на пачки импульсов, чтобы передать принимающей части информацию о начале и конце опроса каждого тумблера. Такая модуляция легко осуществляется путем логического умножения выходного сигнала звукового генератора 566 на сигнал CLK, поступающий с платы просмотра данных. Обратите внимание на то, что на входе платы сигнал CLK логически складывается с сигналом Go. Это необходимо для того, чтобы заблокировать выходной сигнал генератора на время, соответствующее пропущенному импульсу. Выходной сигнал платы 4о приведен на рис. 12.7.

Лучше всего проверять и настраивать плату генератора звука после того, как будет изготовлена и отложена принимающая часть.

勿口口 以口 兆口 W口 日俘 ^D & & fl & в ^0 & ^Q

7-4

广6

/-5

广9

7-8

/70

/72

/-//

/73,

2-/

2P

2-2

2/

2-6

2-5

2-9

2-8

4"3

4-/2

M4f 2~14

3-/4,4-/4

2-

2R

2-2

2"

2-/2

2% 2-9

Рис. 12.8.ИС1, 2-4-2И-НЕ 7400 (Radio ShackРис. 12.8.ИС1, 2-4-2И-НЕ 7400 (Radio ShackСхема генератора звукаСхема генератора звука

Рис. 12.8.

ИС1, 2-4-2И-НЕ 7400 (Radio Shack

Рис. 12.8.

ИС1, 2-4-2И-НЕ 7400 (Radio Shack

Схема генератора звука

Схема генератора звука

. 一 276-1801), ИСЗ —2-4И-НЕ 7420 (Radio Shack 276-1809),

ИС4 — 4-2ИЛИ-НЕ 74(X2 (Radio Shack 276-1811), ИС5 — генератор низкой частоты 566 (Radio Shack 276-11724), Qi—2N697 нлн эквивалентный.

Приемная часть линии акустической связи

Приемная часть размещается на корпусе Бастера в основной стойке печатных плат; как видно из рис. 12.9, приемный блок состоит из платы дешифрации импульсных ЧМ-сигналов

и выходной платы. На первую плату сигнал поступает с небольшого пьезокристаллического микрофона.

Плата дешифрации

Поступающий с микрофона информационный сигнал сначала усиливается однокаскадньш транзисторным усилителем (Q3 и связанные с ним компоненты). Сигнал с усилителя

143

через разделительный конденсатор С1 поступает на входы двух дешифраторов частот LM567 (рис. 12.10).

Такие дешифраторы частот, зачастую используемые в системах телефонной связи, работают в качестве активных узкополосных фильтров. Один из них настроен на частоту логической 1, равную 1270 Гц, а другой ——на частоту 1070 Гц, соответствующую логическому 0. Нормально на выходе дешифраторов высокий потенциал, который падает до 0, когда на вход поступает сигнал соответствующей частоты. Коротко говоря, дешифратор на 1270 Гц выдает низкий уровень, когда входной сигнал соответствует логической 1, а при входном сигнале, соответствующем логическому 0, низкий уровень появляется на выходе дешифратора 1070 Гц.

Выходы двух дешифраторов складываются вместе; результат сложения на выводе 3-3 представляет собой последовательность импульсов CLK, напоминающую модулирующий сигнал на выводе 2-13 платы генератора звука. Сравните сигналы на рис. 12.7 и 12.11, Пропущенный импульс, разумеется, отсутствует на плате дешифратора.

Инвертированный сигнал CLK подается на запускающий вход таймера 556. Микросхема 556 представляет собой два таймера 555 в одном корпусе: в нашем случае они оба включены по схеме ждущего мультивибратора с возможностью повторного запуска (детекторы пропущенного импульса).

Длительность временного интервала таймера, который запускается импульсами CLK, установлена равной 30 мс. Пока акустические сигналы поступают каждые 20 мс, на выходе таймера постоянно находится высокий уровень. Когда же один импульс в последовательности пропускается, временной интервал таймера, равный 30 мс, истекает и таймер сбрасывается, давая импульс на выходе (см. сигнал SYNC на рис. 12.11). Таким образом, таймер выдает импульс всякий раз, когда в последовательности импульсов на входе один из

импульсов пропускается, и получающийся импульс используется для синхронизации приема данных на выходной плате.

Кроме детектирования пропущенного импульса, этот установленный на 30 мс таймер выдает импульс через 30 мс после того, как по какой-либо причине будет нарушена акустическая связь. Этот момент важен для понимания работы второго таймера, который служит детектором потери связи (рис. 12.10).

Схема включения второго таймера аналогична только что、 описанной, но временной интервал задан равным не 30 мс, а 5 с. Детектор потери связи запускается выходным импульсом SYNC от 30-миллисекундного таймера, и пока эти импульсы следуют с нормальным периодом 160 мс, на выходе второго таймера 4f сохраняется высокий уровень. Если же информационные импульсы, а следовательно, и импульс SYNC не придут в течение 5 с, на выходе детектора потери связи появится низкий уровень.

Выходной сигнал платы дешифрации 4f используется в качестве основного управляющего сигнала' режима дистанционного управления. Именно этот сигнал подается в схему управления селектором команд, чтобы на вход дешифратора команд движения и поворота поступали команды от дистанционной панели управления. Пока приемная часть воспринимает звуковые сигналы, генерируются импульсы SYNC и сигнал Af поддерживается во включенном состоянии, удерживая систему в режиме дистанционного управления.

Выходные сигналы P^i н D万2 совершенно идентичны, уровни логической 1 на этих шинах соответствуют единичному состоянию на входе.

Всю схему дешифрации можно собрать на одной печатной плате размером 100 X 150 мм.

Дешифраторы частоты легко настроить, подав на вход 4 сигнал амплитудой 500 мВ и меняя частоту сигнала между 1270 и 1070 Гц. Соедините вольтметр с одним из выходов Dh и подайте на At звуковой сигнал частотой 1270 Гц, Регулируйте R8 до тех пор, пока вольтметр не покажет +5 В, затем покрутите потенциометр в обе стороны, чтобы заметить диапазон. Окончательно следует установить переменный резистор в среднее положение между двумя крайними, в которых выход Dh падает в 0.

Аналогично настройте дешифратор частоты 1070 Гц, подав входной сигнал этой частоты и регулируя R9. В этом случае выходной сигнал дешифратора можно снимать на выходе CLK.

При правильно настроенных дешифраторах частот уровень выходного сигнала на выходах DH должен быть около +5 В при частоте на входе в пределах 1270 士 100 Гц и па-

Рнс. 12.10. Схема платы дешифрации.

ИС1, 2—дешифратор частоты LM567, ИСЗ—4-2И-НЕ 7400, ИС4—сдвоенный таймер 556; Q 1, 2—2N404, Q 3—2N697.

ййй

дать до 0 на любой другой. На выходе CLK должен быть уровень порядка +5 В при частоте входного сигнала 1270 или 1070 士 100 Гц и 0 на любой другой частоте.

Теперь можно настроить акустический передатчик, используя плату дешифрации в качестве индикатора настройки. Включите передающую часть и установите все тумблеры в положение 0. Подключите осциллограф к выходу CLK и поверните потенциометр R1 на плате генератора звука до предела против часовой стрелки. Теперь регулируйте R5 до тех пор, пока на экране осциллографа не появятся импульсы. В этих условиях появление на экране импульсов CLK означает, что передатчик правильно настроен на передачу логического 0 посредством 1070 Гц.

Для настройки передатчика на 1270 Гц установите все тумблеры дистанционной панели управления в верхнее поло- 146

жение и поворачивайте R1 на плате генератора звука, наблюдая импульсы CLK на плате дешифрации. Поворачивайте R1 до тех пор, пока на экранё не появится вся последовательность из семи импульсов.

Любая комбинация тумблеров на панели передающей части должна вызывать соответствующую последовательность импульсов на любом из выходов DH платы дешифрации.

Желательно проверить работу таймеров платы дешифрации, подавая на приемный блок информацию с передающего. Независимо от положения ключей на панели передатчика на выходе SYNC должны быть идущие в 0 10-миллисекундные импульсы, следующие с частотой около 6,2 Гц. При выключении передатчика сигнал на выходе SYNC должен упасть до 0.

Аналогично сигнал на выходе 4f должен быть порядка

„ ffpOn^SHHblU импульс °

勺 IW fl 喇 IB tn 111 4 呱

〃к_Ги1Л_Л_П_П_П_Е1_Г

Разрешение записи (вывод 2-3 на выгодной плате}

CfflQQ (быШ 1-9 на выходной ПМт^)

Рис. 12.11. Временные диаграммы сигналов приемной части.

+5 В, пока сигналы передатчика поступают на приемную часть, и падать до 0 при выключении передатчика (с задержкой 5 с).

Что касается приема информации, первый синхронизирующий импульс появляется в течение 160 мс после включения передатчика. В момент появления первого импульса синхронизации на выходе Af появляется сигнал +5 В.

Выходная плата данных

На этой плате по существу восстанавливается положение тумблеров на панели передатчика. Как видно на рис. 12.12, импульсы CLK и Dh одновременно поступают на тактовый и информационный входы регистра сдвига и параллельной выдачи. При правильной синхронизации по тактовому сигналу первый бит записывается в регистр и появляется на выводе 1-3. Второй тактовый сигнал сдвигает первый бит на вывод 1-4 и записывает второй бит. Таким образом принимаемое информационное слово сдвигается в направлении вывода 1-12. После приема седьмого бита комбинация состояний разрядов, начиная с вывода 1-12 и кончая выводом 1-3, должна быть такой же, как и на панели управления передатчика.

" Так как во время, соответствующее восьмому разряду, импульс CLK отсутствует, выходы сдвигового регистра не изменяются в течение времени пропущенного импульса. Однако выдача импульса синхронизации на плате дешифрации влечет за собой два события. Во-первых, таймер 555, который размещен на выходной плате, генерирует импульс длительностью 5 мс. Во-вторых, вслед за этим на вывод регистра сдвига поступает положительный импульс, сбрасывающий содержимое регистра в 0.

Во время 5-миллисекундного импульса, генерируемого таймером, непосредственно перед тем, как регистр сдвига будет сброшен, его выходные сигналы считываются в два 4-раз- рядных регистра-защелки. Когда вслед за этим регистр сбрасывается, запомненное слово остается на выходах выходной платы данных.

Если во время следующего цикла просмотра в состоянии тумблеров произойдет какое-либо изменение, оно появится на выходах регистров хранения.

При потере связи импульс синхронизации, появляющийся на 30 мс позднее, по-прежнему запустит двухтактное действие запоминания и сброса. Однако ввиду того что данные в сдвиговый регистр не записывались, на всех выходах будет нулевой сигнал, благодаря чему Бастер остановится.

После сборки выходной платы соедините ее с платой дешифратора, как показано на рис. 12.9. Передавая данные с помощью передатчика, наблюдайте сигнал таймера 555 на выводе 2-3 (выходная плата). С помощью переменного резистора 50 кОм добейтесь, чтобы длительность положительного импульса составляла 5 мс. Начало этого импульса должно совпадать с падающим фронтом SYNC (рис. 12.11).

Импульс сброса на выводе регистра сдвига 1-9 должен появляться по заднему фронту импульса таймера и исчезать вместе с сигналом SYNC.

Выходы 4-разрядных регистров хранения должны всегда совпадать с состояниями соответствующих тумблеров на

Регистр' защелка 7〃5

Рис. 12.12. Схема выходной платы врлемно访 части,

ЙС1 '-ЭфазрядныЙ сдвиговый регистр 74164, ИС2 —таймер 555, ИСЗ—4-2И-НЕ 7400, ИС4, 5 —4-разрядный регистр-защелка 7475.

панели передатчика. В данном случае выход 4D0 должен бьиь всегда равным 0. При желании вы можете использовать е$ и совместно с резервным выходом Он для создания схемы с контролем по четности. Систему можно еще более усовершенствовать, так чтобы она посылала принятые слова обратно. Зтнм достигается возможность обнаружения ошибок пере- дачн, а система начинает напоминать коммерческие системы телефонной связи с ЦВМ.

Закончив принимающую часть, соедините ее со схемами селектора команд, как показано на блок-схеме, приведенной на рис. 12.9.

Глава 13

ОБЗОР СИСТЕМЫ БАСТЕР II

Постепенно Бастер взрослеет. Бастер I был лишь немного сложнее, чем машина с кнопочным управлением, которая может определенным образом реагировать на подаваемые команды. Бастер II — это уже нечто большее. Имея режим «отъезд», звуковой сигнал голода, режим дистанционного управления и основное состояние, в котором он мчится вперед с полной скоростью, Бастер больше похож на ребенка, чем на простую машину. В режиме《отъезд》он реагирует на соприкосновение; проголодавшись или попав в неудобное положение, он пронзительно зовет на помощь; когда ему предоставлена свобода, он загоняет себя до изнеможения. Возможно, лишь в одном поведение Бастера четко отличается от поведения ребенка — Бастер всегда послушен и выполняет команды, которые хозяин подает ему с местной или дистанционной панелей управления.

Этой главой завершается второй этап программы Бастера. В ней дается обзор некоторых аспектов работы Бастера II и собираются воедино некоторые соображения, разбросанные по последним шести главам. Здесь также уместно обсудить некоторые дополнения к системе, которые не являются совершенно необходимыми для дальнейшего развития Бастера, но они делают игру и наблюдение за ним более интересными и приятными.

Режимы работы

Бастер становится довольно сложной системой, и, как и в случае более сложных систем, научиться работать с ним легче, непосредственно управляя им, а не изучая страницы подробных инструкций. Поэтому приведенные в этой главе указания и таблицы состояний ключей могут служить лишь общим руководством по работе с системой Бастер II. Вам предоставляется самостоятельно развить в себе «чувство» системы, задавая различные команды.

Местная панель ручного управления

- В системе Бастер II функции присвоены пяти ключам местной панели ручного управления. Состояния этих ключей с Учетом последних добавлений собраны в табл. 13.1.

Используемые ключи должны быть помечены, как это ука・ зано в табл. 13.1, и включены в систему, как это описано в указанных главах.

Неиспользуемые ключи" следует зафиксировать в указанных положениях до тех пор, пока они не понадобятся на

Таблица 13J

КЛЮЧИ МЕСТНОЙ ПАНЕЛИ РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ИМ КОМАНДЫ

Используемые ключи

SixБЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА(гл.10)

62sИМИТАЦИЯ ГОЛОДА(гл.11)

S姑БЛОКИРОВКА ГОЛОДА(гл.11)

S4fМЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХ(гл.9)

МЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫИ (гл.9)

Неиспользуемые ключи (зафиксированы в указанных положениях)

S3sвыкл

s3Xвкл

S6fвыкл

S7fвыкл

S8fвыкл

следующем этапе программы ——Бастер III. Случайное изменение состояния одного из этих ключей может привести к тому, что реакции Бастера станут сбивать вас с толку.

,Режимы остановки

У Бастера нет основного тумблера питания, поэтому единственный способ выключить его полностью ——это вывернуть предохранители или отсоединить его от источника питания. Такое положение не вызывается какой-либо необходимостью: представляется целесообразным, чтобы Бастер был все время «живым».

Разумеется, бывают моменты, когда желательно остановить его непрестанную активность. Например, Бастер должен быть неподвижен (но не выключен) на время «еды». Далее, хорошо иметь возможность «отправить его спать》，чтобы он некоторое время тихо постоял в углу.

В табл. 13.2 приведены положения ключей в двух различных режимах останова. Пассивный останов ближе всего к глубокому сну, который только возможен без отключения питания или предохранителей. Включение тумблера «блокировка отъезда» делает Бастер нечувствительным к механическим контактам, а «блокировка голода» отключает звуковой

СИГнал. Основное состояние быстрого движения вперед бло- кируется тумблером «местный ввод данных», причем на панели местного управления набирается управляющее слово 1000 (FSTO). Единственным признаком жизни является единственный горящий на панели индикации светодиод,

Таблица 13.2

СОСТОЯНИЯ КЛЮЧЕЙ В РЕЖИМЕ ОСТАНОВА

Пассивный останов БЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА— ВКЛ

ИМИТАЦИЯ ГОЛОДА— ВЫКЛ

БЛОКИРОВКА ГОЛОДА— ВКЛ

МЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХ-ВКЛ

МЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫЙ - МЕСТНЫЙ Местная панель управления— 1000 (FSTO)

Панель дистанционного управления:

Питание— ВЫКЛ

Управляющее слово — X乂XX Команда— XXX

Активный останов-

БЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА-ВЫКЛ—

ИМИТАЦИЯ ГОЛОДА— ВЫКЛ

БЛОКИРОВКА ГОЛОДА— ВЫКЛ

МЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХ丁 ВКЛ

МЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫЙ 一 МЕСТНЫЙ Местная панель управления— 1000 (FSTO)

Панель дистанционного управления: Питание— ВЫКЛ

Управляющее ^лово — ХХХХ Команда— XXX

который указывает 1 в старшем разряде управляющего слова FSTO.

В режиме пассивного останова потребление энергии минимально, а ввиду того, что рефлексы Бастера не действуют, этот режим хорошо подходит для зарядки аккумуляторов.

По всем внешним проявлениям режим активного останова подобен пассивному состоянию. Однако в состоянии активного останова рефлексы Бастера действуют. Например, работает режим отъезда, благодаря чему Бастер реагирует на любой предмет, который касается блока контактных датчиков. Однажды к Бастеру, стоявшему в активном останове, приблизился наш домашний кот. Однако его любознательность внезапно сменилась ужасом, когда, коснувшись одного из контактных датчиков, он обнаружил, что это рычащее красное чудовище охотится за ним. Погоня, однако, длилась лишь 5 с ——пока не закончился режим «отъезд», но этого было достаточно, чтобы излечить кота от любопытства»

Обычно в режиме активного останова Бастер удерживается в неподвижном состоянии благодаря тому, что высшим приоритетом обладает управляющее слово FSTO, поступающее от панели управления. Так как режимы «отъезд» и《го- лод» имеют более высокий приоритет, в этих режимах управляющее слово FSTO блокируется.

Когда с Бастером никто не занимается, его интересно оставить в режиме активного останова. Он готов к реакции на соприкосновение с датчиками контакта и, само собой разумеется, потребует «обед», когда разрядятся аккумуляторы.

Нормальный режим свободного движения

Когда переключатели стоят в положениях табл. 13.3, Бастер передвигается в окружающем его мире без всяких ограничений. Оператор не может управлять непрекращающейся

Таблица 13,3

СОСТОЯНИЯ КЛЮЧЕЙ В РЕЖИМЕ СВОБОДНОГО ДВИЖЕНИЯ

БЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА ИМИТАЦИЯ ГОЛОДА БЛОКИРОВКА ГОЛОДА МЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХБЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА ИМИТАЦИЯ ГОЛОДА БЛОКИРОВКА ГОЛОДА МЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХ—выкл — выкл -выкл 一 выкл—выкл — выкл -выкл 一 выклМЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫЙ - МЕСТНЫЙМЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫЙ - МЕСТНЫЙМестнаяПанель 丿МестнаяПанель 丿панель управленияпанель управления-хххх-ххххдистанционногодистанционногоПитаниеУправляющее слово КомандаПитаниеУправляющее слово Командауправления: 一 ВЫКЛ — хххх -XXXуправления: 一 ВЫКЛ — хххх -XXX

БЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА ИМИТАЦИЯ ГОЛОДА БЛОКИРОВКА ГОЛОДА МЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХ

БЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА ИМИТАЦИЯ ГОЛОДА БЛОКИРОВКА ГОЛОДА МЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХ

—выкл — выкл -выкл 一 выкл

—выкл — выкл -выкл 一 выкл

МЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫЙ - МЕСТНЫЙ

МЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫЙ - МЕСТНЫЙ

Местная

Панель 丿

Местная

Панель 丿

панель управления

панель управления

-хххх

-хххх

дистанционного

дистанционного

Питание

Управляющее слово Команда

Питание

Управляющее слово Команда

управления: 一 ВЫКЛ — хххх -XXX

управления: 一 ВЫКЛ — хххх -XXX

активностью Бастера; и до тех пор, пока его не остановит аварийный сигнал разрядки аккумуляторов, Бастер будет в постоянном движении, если только не забредет в какой-нибудь тесный угол.

Единственный способ снова подчинить себе этого непоседу, когда он находится в режиме свободного движения, это задержать его на время, достаточное для переключения некоторых ключей на местной панели ручного управления.

Если переключатель «местный/дистанционный» переключить в положение «дистанционный», получится более удобный вариант режима свободного движения. Пока панель дистанционного управления выключена, Бастер движется в режиме свободного движения. Включив теперь передатчик акустической линии связи, оператор получает полное управление Бастером,

Режимы местного управления

В табл. 13.4 приведены два различных режима местного управления. В этих режимах оператор управляет поведением Бастера с помощью простой панели с четырьмя ключами или посредством одной из более сложных панелей управления, которые рассматривались в гл. 7.

Таблица 13.4

СОСТОЯНИЯ КЛЮЧЕЙ В РЕЖИМАХ МЕСТНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Полное местное управление-

БЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА- ВКЛ

ИМИТАЦИЯ ГОЛОДА— ВЫКЛ

БЛОКИРОВКА ГОЛОДА- ВКЛ

МЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХ-ВКЛ

МЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫЙ — МЕСТНЫЙ

Местная панель управления — требуемое управляющее слово Панель дистанционного управления;

Питание— ВЫКЛ

Управляющее слово — ХХХХ

Команда— XXX

Местное управление с рефлекторной активностью БЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА— ВЫКЛ

ИМИТАЦИЯ ГОЛОДА一 ВЫКЛ

БЛОКИРОВКА ГОЛОДА ■- ВЫКЛ

МЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХ-ВКЛ

МЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫЙ 一 МЕСТНЫЙ Местная панель управления — требуемое управляющее слово Панель дистанционного управления:х

Питание— ВЫКЛ

Управляющее слово — ХХХХ

Команда— XXX

Режим полного местного управления (табл. 13.4) обычно используется только для проверки и в аварийных ситуациях. Предположим, что Бастер попал в ловушку между двумя предметами и блок «отъезд» генерирует аварийный сигнал. Из этой ситуации Бастера можно вывести, установив режим полного местного управления и подавая с помощью местной панели управления соответствующие управляющие слова.

В режиме полного местного управления Бастер фактически становится машиной с кнопочным управлением, kow- рая обладает теми же способностями, что и Бастер I.

Режим местного управления с рефлекторной активностью представляет собой компромисс между режимами свободного Движения и полного местного управления. Оператор может задать Бастеру некоторое общее направление, но машина по- прежнему будет реагировать на столкновения с предметами

и выключаться, когда аккумуляторы разрядятся ниже критического уровня.

Режимы дистанционного управления

Режимы дистанционного управления (табл. 13.5) совпадают с режимами местного управления, с той разницей, что управляющие слова подаются с дистанционной панели управления.

Таблица 13.5

СОСТОЯНИЯ КЛЮЧЕЙ В РЕЖИМАХ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Полное дистанционное управление БЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА — ВКЛ ИМИТАЦИЯ ГОЛОДА- ВЫКЛ

БЛОКИРОВКА ГОЛОДА - ВКЛ МЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХ ' - ВЫКЛ МЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫЙ - ДИСТАНЦИОННЫЙ Местная панель управления — ХХХХ Панель дистанционного управления: Питание— ВКЛ

Управляющее слово — требуемое управляющее слово

Команда— ООО

Дистанционное управление с рефлекторной активностьюБЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА - ВЫКЛДистанционное управление с рефлекторной активностьюБЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА - ВЫКЛ

Дистанционное управление с рефлекторной активностьюБЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА - ВЫКЛ

Дистанционное управление с рефлекторной активностьюБЛОКИРОВКА ОТЪЕЗДА - ВЫКЛ

ИМИТАЦИЯ ГОЛОДА - ВЫКЛ БЛОКИРОВКА ГОЛОДА - ВЫКЛ МЕСТНЫЙ ВВОД ДАННЫХ -ВЫКЛ

МЕСТНЫЙ/ДИСТАНЦИОННЫЙ - ДИСТАНЦИОННЫЙ

Местная панель управления — ХХХХ

Панель дистанционного управления:

Питание— ВКЛ

Управляющее слово — требуемое управляющее слово

Команда— ООО

Режим дистанционного управления с рефлекторной активностью является, быть может, самым полезным и интересным режимом управления. На преимуществах, которыми обладает этот режим, основано большинство усовершенствований и дополнений, описываемых в этой главе. Фактически значительная часть работы с Бастером на этапе Бастер III будет осуществляться в режиме дистанционного управления с рефлекторной активностью.

Некоторые простые дополнения к системе Бастер II

Без всяких изменений схем управления к Бастеру можно добавить множество различных схем, приспособлений и подсистем. Эти дополнения могут сделать Бастер еще более ин- тересным^ а во многих случаях по-настоящему полезным.

Бастер-ищейка

Имея"в своем распоряжении акустический передатчик с батарейным питанием, можно управлять Бастером почти в любой обстановке, лишь бы расстояние было не слишком большим. Если же заменить акустическую связь радиосвязью, передавая звуковые сигналы по радиоканалу, можно управлять Бастером со значительно большего расстояния, заодно избавившись от пронзительных акустических сигналов.

Бастер-ищейка оснащен микрофоном с радиопередатчиком, которые установлены в удобном месте на шасси. Микрофон желательно утопить в звукопоглощающий поролон. Имея акустический передатчик и радиоприемник, настроенный на частоту передатчика микрофона, вы можете ввести Бастера в нужное помещение и воспринимать любые звуковые сигналы.

Идею использования Бастера для акустической связи можно расширить, обеспечив возможность двусторонней связи. При этом можно ввести Бастера в комнату и завести разговор с находящимися в ней людьми. Голос Бастера звучит из радиоприемника, настроенного на частоту передатчика второго микрофона, который установлен на панели дистанционного управления.

Создание Бастера-разведчика можно завершить, установив на его шасси телевизионную камеру с батарейным питанием. Глядя на экран телевизора и управляя Бастером по радио, вы можете посылать его на большие расстояния, проводя его по длинным коридорам в обход встречающихся препятствий.

Запоминающее устройство на магнитной ленте

Частоты, которые используются в системе дистанционного управления Бастером, находятся в пределах частотного диапазона магнитофона, даже самого простого. Подавая акустические сигналы передатчика непосредственно на микрофон магнитофона, экспериментатор может записать на магнитной ленте последовательность управляющих слов. Запись можно воспроизвести перед микрофоном принимающей части линии акустической связи, при этом Бастер будет реагировать таким образом, как если бы команды шли непосредственно от передатчика.

На длину и сложность записываемых программ не накладывается практически никаких ограничений. Единственный сбой в этой системе возникает тогда, когда Бастер натыкается на препятствие и включается блок «отъезд», в то время как магнитофон по-прежнему работает.

Глава 74

БЛОК СЛЕЖЕНИЯ

Для системы Бастер I было характерно управление машиной в соответствии с состояниями четырех двоичных управляющих переключателей. Отличительной чертой системы Бастер II является наличие режима автоматического отъезда от препятствий и акустическая линия связи. Заключительная часть описываемой программы Бастер III характеризуется различными действиями слежения.

Слежение в том виде, в котором оно используется в программе Бастер, представляет собой следующий большой шаг в превращении электронно-механической системы в создание, подобное животному. Слежение дает Бастеру способность выбрать определенную цель и стремиться к ней, используя все имеющиеся возможности. Когда же Бастер достигает выбранной цели, его действия определяются типом цели и причинами, по которым он к ней стремился.

В следующих главах, содержащих материал по системе Бастер Ш, описываются два конкретных действия слежения: поиск зарядного устройства, когда Бастеру угрожает разрядка аккумуляторов, и движение по полу вдоль белой линии. Некоторые дополнительные действия слежения рассматриваются в главе, посвященной дальнейшим усовершенствованиям Бастера III.

Ради экономии и простоты одни и те же схемы используются во всех следящих режимах Бастера III. Цель, которую выбирает Бастер, и его действия для ее достижения определяются отдельными платами. Эта глава посвящена описанию общей схемы слежения; для завершения программы Бастер Ш потребуются по меньшей мере две такие схемы.

Работа блока слежения

Слежение состоит из следующей общей последователь- ности: поиск конкретной цели, слежение за ней и определенное действие при достижении цели. Если Бастер потеряет цель, не успев достигнуть ее, он должен быть в состоянии отыскать ее снова и возобновить слежение.

Режим слежения начинается с того, что Бастер сначала ищет цель, медленно поворачиваясь вправо. Он кружится но

тех пор, пока не установит направление на цель. Это начальное действие называется режимом широкого поиска (BS —— broad search).

Обнаружив цель, Бастер стремится прямо к ней. Этот режим прямой видимости (ACQ ——acquisition) заканчивается либо достижением цели, либо потерей ее из виду по дороге.

Если во время движения Бастер потеряет цель из виду, он сразу переходит в специальный поисковый режим ——так называемый режим среднего поиска (MS ——medium search). В этом режиме Бастер продолжает двигаться вперед (в сред^ нем), но он делает поисковые движения налево (left) и направо (right). Если за время порядка 16 с цель снова будет обнаружена, система вернется в режим прямой видимости и Бастер вновь помчится прямо вперед. Если же за 16 с поиска в режиме MS Бастер не сможет найти потерянную цель, он автоматически возвращается в режим широкого поиска до тех пор, пока цель не будет обнаружена.

Когда Бастер достигает поставленной цели ——это состояние фиксируется отдельным блоком, который задал цель,—— он реагирует соответствующим образом. Этот режим называется режимом контакта (CON). ,

После того как действия слежения заданы, они выполняются полностью автоматически. При необходимости оператор может вмешаться, подав Бастеру команду по линии акустической связи или изменив обстановку, но обычно важнее дать Бастеру возможность сделать все самому.

Некоторые действия слежения можно запустить вручную, но после этого Бастер имеет приоритет.

Принцип работы

Как видно из блок-схемы блока слежения, приведенной на рис. 14.1, этот блок состоит из двух печатных плат—платы управления слежением и платы шифратора. Плата управления составляет основу блока — она формирует все временные интервалы, их последовательность и выполняет логические операции. Плата шифратора служит для преобразования выходных сигналов платы управления в 4-разрядные двоичные управляющие слова, совместимые с системой управления движением и поворотом.

Обратите внимание, что на плату управления поступает только три входных сигнала. Эти входы соединяются со схемами сопряжения, такими, как поиск «пищи» и прослеживание линии, которые описываются далее в программе Бастер Ш. В любом случае на входе Т$ нормально низкий уровень (О В), во время работы блока слежения на этом входе появляется высокий уровень +5 В. На входах ACQ и CON

дробление

Рис. 14.1. Общая схема соедвнени^ в б^ок^ слежения.

нормально поддерживается низкий уровень, который сменяется высоким при наступлении соответствующего состояния.

Выходные сигналы платы управления слежением отражают текущий режим работы ——BS, GO, CR и два состояния в режиме MS — MSR и MSL. Плата шифратора переводит состояния выходных сигналов платы управления в 4-разряд- нне управляющие слова, которые через схемы селектора команд поступают на вход дешифратора команд движения и

Таблица 14.1

ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ БЛОКА СЛЕЖЕНИЯ

Входы

Внутренние состояния

Состояние на выходе

ACQ

CON

6

Q

режим

Г.

Тг

0

0

0

0

BS

FHRT

1

0

0

0

1

MS

FHLT

1

FHRT

FHRT

&

0

1

0

BS

FHRT

Q

0

1

MS

FHLT

FHRT

FHRT

0

1

0

0

CR

См. прим.

0

1

0

1

CR

To же

0

1

1

0

CR

0

1

1

1

CR

》

1

0

0

0

GO

FFAS

1

0

0

1

GO

FFAS

1

0

1

0

GO

FFAS

1

0

1

1

GO

FFAS

1

1

9

0

CR

См. прим.

1

1

0

1

CR

To же

1

1

1

0

CR

》

1

1

1

1

CR

Примечание： действие в состоянии CR задается внешним образом. Соответ* ствующая реакция зависит от конкретной цели.

поворота. В столбцах 《режнм» и «состояние на выходе» табл. 14.1 собраны команды иа выходе платы шифратора в основных режимах слежения.

Плата управления слежением

Схема платы управления приведена на рис. 14.2, а основные логические уравнения — в табл. 14.2, А. Важно заметить из логических уравнений работы платы управления слежением, что режимы BS и MS различаются лишь состоянием Q* Этот сигнал является выходом триггера FF1. Когда этот триггер сброшен, на выходе Q высокий уровень, а на Q——низкий. В этих условиях потеря цели из виду (ACQ) и отсутствие сигнала о достижении цели (CON) вызывают переход в режим широкого поиска BS. Если, однако, триггер FF1 был каким-либо образом установлен, на его выходе Q противопо-

земля зземля з7飞7飞奈 CJi4奈 CJi4勿-*73勿-*73Н〔мкФН〔мкФЮОкОмЮОкОмАААСА С?АСА С?КЗКЗ□□5D5DК5К5LLLL£6 ЮкОмR8 22к0м£6 ЮкОмR8 22к0м"2虚7吃3"2虚7吃37-t7-t出3 3-2出3 3-2厶‘2-"厶‘2-"3У 上 3-53У 上 3-51/2-5561/2-556削□Также к 2一".力7,夕 7, 6-7 3酬力五□— Ток^e 4广3, 344, 4-I4.5-H,*56 □——削□Также к 2一".力7,夕 7, 6-7 3酬力五□— Ток^e 4广3, 344, 4-I4.5-H,*56 □——R/I6,ВкомR/I6,Вком2-22-42-22-4--C6C5pRlMKCp吓加wg--C6C5pRlMKCp吓加wgРис. 14.2. Схема платы управления слежением.Рис. 14.2. Схема платы управления слежением.20 KoM20 KoM7-g Y7-g YI/Z-/4I23TG2卜/21-10 卜7卜8卜6I/Z-/4I23TG2卜/21-10 卜7卜8卜62Z*W2Z*W]R2 8,8 к陋]R2 8,8 к陋工工3 M $9 1/2-556 3一步 3一。3 M $9 1/2-556 3一步 3一。3-〃 ？73-〃 ？7□□99

земля з

земля з

7飞

7飞

奈 CJi4

奈 CJi4

勿-*73

勿-*73

Н〔мкФ

Н〔мкФ

ЮОкОм

ЮОкОм

А

А

АСА С?

АСА С?

КЗ

КЗ

□

□

5D

5D

К5

К5

L

L

L

L

£6 ЮкОм

R8 22к0м

£6 ЮкОм

R8 22к0м

"2

虚7吃3

"2

虚7吃3

7-t

7-t

出3 3-2

出3 3-2

厶‘2-"

厶‘2-"

3У 上 3-5

3У 上 3-5

1/2-556

1/2-556

削□

Также к 2一".力7,夕 7, 6-7 3酬力五□— Ток^e 4广3, 344, 4-I4.5-H,

*56 □——

削□

Также к 2一".力7,夕 7, 6-7 3酬力五□— Ток^e 4广3, 344, 4-I4.5-H,

*56 □——

R/I

6,Вком

R/I

6,Вком

2-2

2-4

2-2

2-4

--C6C5

pRlMKCp吓加wg

--C6C5

pRlMKCp吓加wg

Рис. 14.2. Схема платы управления слежением.

Рис. 14.2. Схема платы управления слежением.

20 KoM

20 KoM

7-g Y

7-g Y

I/Z-/4I23

TG2卜/2

1-10 卜7卜8卜6

I/Z-/4I23

TG2卜/2

1-10 卜7卜8卜6

2Z*W

2Z*W

]R2 8,8 к陋

]R2 8,8 к陋

工

工

3 M $9 1/2-556 3一步 3一。

3 M $9 1/2-556 3一步 3一。

3-〃 ？7

3-〃 ？7

□

□

9

9

ИС1 —сдвоенный ждущий мультивибратор 74123, ИС2 — сдвоенный J—/(-триггер 7473. ИСЗ —сдвоенный таймер 556, ИС4 — 6-НЕ 7404, ЙС5—З-ЗИ-НЕ 7410, ИС6一4*2И*НЕ 7400»

ложный сигнал и потеря цели приводят к переходу в режим среднего поиска MS. Таким образом, сигнал Q играет важнейшую роль в работе логической платы управления слежением; сброс и установка триггера FF1 подробно описываются далее в этой главе.

Заметьте также в табл. 14.2, что сигнал CR появляется всякий раз при контакте с целью вне зависимости от состоя- Таблица 14.2 ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ РАБОТЫ БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ СЛЕЖЕНИЕМ

В

BS =ACQ-CON-Q“

MS = ACQ-CON-Q

CR =CON ,

GO=ACQ-CON

-T8 = BS + MSR + MSL + GO + C8 t4 = msl + go + c4

% = BS + MSR + GO + &1

T, = GO + C,

ния триггера FF1. Точно так же сигнал GO имеет приорите! по отношению к состояниям FF4, когда цель видна, но ещ《 не достигнута. I

Плата управления слежением включает в себя два таймера 555. На плате устанавливается микросхема 556; которая фактически представляет собой два таймера 555 в одном корпусе. Таймер Т1 включен по схеме таймера со сбросом, установленного на время порядка 16 с. Он определяет время, в течение которого Бастер будет пытаться найти потерянную цель, прежде чем опять перейти в режим широкого поиска. Работа этого таймера будет описана более подробно в связи со схемой FF1.

Второй таймер микросхемы 556 включен по схеме мультивибратора ——генератора симметричных прямоугольных колебаний с периодом около 6 с. Этот генератор работает непрерывно, но лишь в режиме MS его выходной сигнал поступает на выходы платы управления. Такой управляемый генератор необходим для управления левым и правым поворотами вс время поиска цели в режиме MS.

Во всех режимах, кроме MS, на выходе MSR высокий уровень, а на выходе MSL ——низкий. В режиме MS выходные состояния MSL и MSR меняются с частотой генератора 尸2; при высоком уровне на выходе MSR Бастер поворачивает вправо, а при высоком уровне на выходе MSL — влево.

Обсудим более подробно работу триггера FF1. Его входы J н К подключены к шине 4-5 В и земле. При таком подключении входов выходное состояние триггера полностью определяется состояниями входов синхронизации и сброса CLK р CLR. Так как эти входы соединены с выходами схем запуска

TG1 и TG2, выходное состояние FF1. определяется атими схемами.

TG1 и TG2 —отдельные схемы, содержащиеся в корпусе микросхемы сдвоенного ждущего мультивибратора. Внешние компоненты выбраны таким образом, чтобы при выполнении условий запуска (положительный фронт на входе В или отрицательный фронт на входе Л) обе схемы выдавали импульс длительностью 5 мс. Для Бастера это означает следующее: TG1 выдает импульс, когда на входе Т『появляется высокий уровень (запускается действие слежения) или в режиме MS истекает временной интервал, задаваемый таймером 尸1, а цель не обнаружена. Аналогично TG2 генерирует 5-миллисе- кундный импульс при внезапной потере цели из виду или контакте с целью.

В качестве примера предположим, что блок слежения только начал работу. Положительный фронт сигнала 7>, запускающего слежение, запускает TG1, на выходе которого Q появляется 5-миллисекундный отрицательный импульс. Этот импульс сбрасывает триггер FF1, благодаря чему в начале работы системы на выходе Q низкий уровень, а на выходе Q высокий. Если предположить, что в этот начальный момент цель не достигнута и не обнаружена, видно, что для режима широкого поиска BS логические условия выполняются (см. логические уравнения BS в табл. 14.2, Л).

После этого система будет находиться в режиме BS до тех пор, пока цель не будет обнаружена или достигнута. Наиболее вероятно, что сначала она будет обнаружена. При появлении высокого уровня на входе ACQ, сигнализирующего Об обнаружении цели, логические условия изменяются таким образом, что система переходит в режим GO. Этот сигнал не окажет влияния на ждущий мультивибратор TG2, так как он реагирует лишь на отрицательный фронт на входе 4

Блок слежения будет находиться в режиме GO до тех пор, пока цель не будет потеряна из виду или достигнута. Наиболее вероятным событием является внезапная потеря цели из виду. При этом отрицательный фронт на входе Л мультивибратора TG2 вызывает 5-миллисекундные импульсы на выходах мультивибратора Q и Q. Положительный импульс с выхода Q поступает на вход синхронизации триггера FF1, изменяя его состояние: теперь на выходе Q высокий уровень, а на выходе Q низкий. Логические условия выполняются для режима MS.

В то время как положительный импульс устанавливает триггер FF1, переводя систему в режим MS, отрицательный импульс на выходе Q запускает таймер F1, установленный на 16 с. Если за это время цель будет найдена снова, система автоматически переходит в режим GO, причем истечение 16-секундного интервала не окажет на систему никакого дей- 163 1/26*

ствия. С другой стороны, если за это время цель не будет обнаружена, задний фронт импульса таймера F\ попадет на вход Л ждущего мультивибратора TG1, который выдаст короткий импульс и снова сбросит триггер FF1. Сброс этого триггера переводит в исходное состояние всю систему слежения и устанавливает логические условия, соответствующие режиму широкого поиска BS.

Реакция на сигнал достижения цели описывается той же последовательностью действий. Единственное существенное различие между реакциями на входные сигналы ACQ и CON состоит в том, что сигнал CON переводит систему в режим CR, а не в режим GO. Назначение режима CR описывается в следующем разделе.

Плата шифратора

Плата шифратора выполняет логические операции, приведенные в табл. 14.2,及 Она принимает выходные сигналы платы управления слежением и преобразует их в стандартные 4-разрядные управляющие слова. Как видно на рис. 14.1, выходные сигналы платы шифратора Т поступают на соответствующие входы одного из каналов селектора команд. Поступающий на вход платы управления слежением сигнал Tf поступает также на вход платы селектора команд Gq. Таким образом высокий уровень на шине 7f -не только запускает действие слежения, но и коммутирует соответствующим образом селектор команд.

Схема платы дешифратора приведена на рис. 14.3. Она содержит несколько сигналов, задаваемых с помощью перемычек. Эти сигналы поступают на шифратор только тогда, когда плата управления выдает сигнал CR, который означает, что цель достигнута. Четыре перемычки на входах ИС! соответствуют членам С в табл. 14.2, В. С их помощью экспериментатор может задать наиболее подходящую реакцию Бастера на достижение цели.

Предположим, вам хочется, чтобы, достигнув цели, Ба- стер останавливался. В этом случае следует задать управляющее слово 1000 (FSTO), так что на С8 нужно подать + 5 В, а входы С4, С2 и С\ закоротить на землю. Теперь всякий раз, когда плата управления слежением будет выдавать сигнал CR, на вход дешифратора команд движения и поворота от блока слежения будет поступать команда 1000.

Сборка и настройка блока слежения

Для плат управления слежением и шифратора можно использовать платы с односторонним покрытием размером 100 X 150 мм. Что касается расположения элементов, то важ-

ббТакже 的：/-7,Также 的：/-7,-2・7. 3-7-2・7. 3-7*56*56乙口乙口Также ла , 炉力,2%Также ла , 炉力,2%Рис. 14；3. Схема платы шифратора. ИС1, 3-4-2И-НЕ 7400. ИС2-гЗ-ЗИ-НЕ 7410.Рис. 14；3. Схема платы шифратора. ИС1, 3-4-2И-НЕ 7400. ИС2-гЗ-ЗИ-НЕ 7410.

б

б

Также 的：/-7,

Также 的：/-7,

-2・7. 3-7

-2・7. 3-7

*56

*56

乙

口

乙

口

Также ла , 炉力,2%

Также ла , 炉力,2%

Рис. 14；3. Схема платы шифратора. ИС1, 3-4-2И-НЕ 7400. ИС2-гЗ-ЗИ-НЕ 7410.

Рис. 14；3. Схема платы шифратора. ИС1, 3-4-2И-НЕ 7400. ИС2-гЗ-ЗИ-НЕ 7410.

но лишь разместить переменные резисторы R3, R5 я R6 на плате управления таким образом, чтобы до них можно было достать для настройки длительности таймеров 尸1 и F2. Из-за большого числа микросхем и дискретных элементов на плате управления эта плата является наиболее трудной из всех плат Бастера. Я спроектировал три варианта, и ни один не выглядел как следует. Возможно, стоит несколько перепланировать платы, чтобы все вентили размещались на плате шифратора. Это уменьшает число микросхем на плате управления на 3, а добавочные соединения между платами не слишком усложнят простой рисунок печатной платы шифратора.

Соберите и соедините друг с другом две платы блока слежения, руководствуясь схемой соединений на рис. 14.1. Хотя

разводка входных и выходных сигналов будет осуществляться позднее, таймеры на плате управления можно настроить уже сейчас.

Для настройки 尸2 подключите к его выходу (вывод 3-5) вольтметр и поверните R5 и R6 до конца против часовой стрелки. Генератор должен работать с максимальной частотой——около 0,5 Гц. Поверните оба потенциометра по часовой стрелке примерно на % оборота и заметьте частоту. Поочередно вращайте потенциометры до тех пор, пока вольтметр не станет показывать +5 В в течение 4 с и 0 в течение 4 с.

Для регулировки длительности таймера F1 подайте на вход Tf +5 В, а вход CON закоротите на землю. Временно подключите резистор номиналом 4,7 кОм между входом ACQ и землей. Затем подсоедините вольтметр постоянного тока к выходу F1 (вывод 3-9). Показания вольтметра должны быть близки к нулю.

Теперь соедините со входом ACQ провод и, следя за показаниями вольтметра, соедините свободный конец провода с шиной +5 В. В момент контакта показания вольтметра не должны измениться. Но когда перемычка будет отсоединена от +5 В, вольтметр должен показать бросок напряжения амплитудой +5 В. Длительность этого выброса зависит от положения R3. Заметив, как долго на выходе таймера держится напряжение 十5 В, регулируйте R3, подсоединяя и отрывая перемычку до тех пор, пока таймер не станет выдавать положительный импульс в течение 16 с.

Остальные проверки и программирование платы шифратора отложим до следующей главы, где блок слежения будет запущен в работу.

Глава 15

БЛОК „ГОЛОДА

Система, которая описывается в этой главе, объединяет в себе блок слежения (гл. 14) и блок подачи аварийного сигнала разрядки аккумуляторов (гл. 11). Вспомним, что плата подачи аварийных сигналов выдает звуковой сигнал аварии, когда основной источник питания Бастера разрядится ниже установленного уровня 10 В. В системе Бастер II нормальная активность Бастера продолжается до тех пор, пока аккумуляторы не разрядятся окончательно до критического уровня, при котором плата аварийных сигналов выключает всю систему. Однако благодаря объединению платы аварийных сигналов с блоком слежения Бастер получает возможность делать нечто значительно более интересное, чем просто подавать звуковой сигнал и в конце концов выключаться.

После завершения работы, описываемой в настоящей главе, поведение Бастера значительно изменится. В тот момент, когда аккумуляторы разрядятся до определенного уровня, он не только подаст звуковой сигнал, но и начнет искать свое зарядное устройство. Другими словами, плата аварийных сигналов запускает режим слежения, а работа в этом режиме посвящена обнаружению и достижению зарядного устройства.

Вся идейная сторона программы Бастера основана на блоке 《голод》，так как без него Бастер не может быть совершенно независимым созданием. Можно отложить установку системы автоматической подзарядки аккумуляторов, чтобы заняться более простыми системами слежения (гл. 16), но истинного назначения Бастер не достигнет до тех пор, пока не сможет питаться самостоятельно.

Подобно другим электромеханическим системам, описанным в этой книге (блоки управления поворотом и 《отъезд》)， электронная часть блока 《голод》 представляется вполне законченной, но в механической части возможны улучшения. Поэтому механические конструкции, описываемые в этой главе, следует рассматривать как возможные варианты, а не как жесткие указания по выполнению работы.

Основные принципы работы блока

Предположим, что Бастер свободно движется по комнате, к°гда напряжение питания падает до первого аварийного Уровня порядка 10 В. Как было описано в гл. 11, плата

аварийных сигналов реагирует на это, включая и выключая । с частотой 2 Гц звуковой сигнал с частотой 3 кГц. Этот пре- рывистый сигнал не только сообщает оператору, что система ；| работает с пониженным напряжением питания, но и восприни- । мается настроенной на частоту 3 кГц схемой акустического j приемника, которая расположена на зарядном устройстве.； И как только приемник примет аварийный сигнал Бастера, ± он начнет зажигать яркую импульсную лампу с частотой j «писка» 2 Гц. Как и акустический приемник, импульсная лампа расположена вблизи зарядного устройства.(

Управляющий сигнал на плате подачи аварийных сигна-； лов не только включает звуковой сигнал аварии, но и запу-: скает действие слежения. Этому действию присвоен второй приоритет, поэтому Бастер немедленно прекращает все свои - текущие занятия и начинает искать мигающий свет импульсной лампы, если только в этот момент он не находится под I управлением блока «отъезд», который наделен высшим при- j оритетом. Теперь батареи разряжаются, Бастер подает сиг- | нал аварии, на зарядном устройстве мигает импульсная лам- | па, и главная задача будет состоять в том, как подвести Ба- ? стер к зарядному устройству.

Бастер воспринимает импульсный свет с помощью пары фототранзисторов, установленных на корпусе Бастера спе-， реди. Более точно, один из транзисторов расположен на «усике», который поднимается выше стойки с печатными платами на 600 мм. Второй фототранзистор расположен очень низко на передней части корпуса.

Оба фототранзистора направлены вперед, так что они реагируют на вспышки импульсной лампы лишь тогда, когда Бастер направлен более или менее в сторону зарядного устройства. Лампа начинает вспыхивать при появлении звукового сигнала аварии, а Бастер, начав выполнять действие слежения, переходит в режим широкого поиска, в котором он движется по окружности большого радиуса. В некоторый момент движения по кругу фототранзисторы (и носовая часть Бастера) будут направлены на зарядное устройство. Когда : это произойдет, фототранзисторы начнут реагировать на свет и блок управления слежением перейдет в режим ACQ. Бастер в свою очередь помчится прямо на вспышки импульсной лампы.

В лучшем случае Бастер обнаруживает вспышки за один полный круг. Может случиться так, что акустический приемник на зарядном устройстве находится слишком далеко от Бастера; в этом случае лампа не вспыхивает и Бастер продолжает свое движение по кругу, непрерывно подавая звуковой сигнал до тех пор, пока акустический приемник, наконец, не воспримет сигнал.

Если по дороге Бастер потеряет свет импульсной лампы из виду, он будет продолжать двигаться вперед в течение нескольких секунд до тех пор, пока система слежения не переключится в режим среднего поиска MS. С этого момента у Бастера есть 16 с, чтобы снова найти вспышки лампы и снова начать движение к ней. Если ему удается за это время обнаружить свет, то он возобновляет свое прямолинейное движение к цели, если же нет, то Бастер автоматически переходит опять в режим широкого поиска. Таким образом Бастеру удается огибать углы и избегать другие препятствия, которые загораживают свет лампы.

Так как блоку 《голод》 присвоен второй приоритет, движения Бастера могут быть прерваны из-за наезда на препятствие. Блок 《отъезд》наделен старшим приоритетом, поэтому еще до того, как попытаться обнаружить вспышки света, Бастер выполнит все действия, необходимые для отъезда от препятствия.

Если на пути Бастера не слишком много препятствий и он находится не очень далеко от своего гнезда (вне пределов акустической связи), то Бастер всегда найдет дорогу к зарядному устройству, прежде чем его аккумуляторы разрядятся до критического уровня. Если он не сможет вовремя вернуться к зарядному устройству, плата аварийных сигналов выключит всю систему, как это было описано в гл. И. Так как при этом звуковой сигнал выключается, импульсная лампа на зарядном устройстве также перестает вспыхивать. Тем не менее это не обязательно означает, что придется вручную переносить Бастера к его гнезду. Свинцовые (кислотные) аккумуляторы имеют тенденцию частично восстанавливать свой заряд, если нагрузка с них снимается на некоторое время. В результате Бастер внезапно оживает на короткое время и предпринимает героическую попытку вернуться к себе в гнездо самостоятельно.

Приблизившись к гнезду на расстояние около 3 м, Бастер попадает в условия, специально созданные для того, чтобы аккуратно подвести его к контактам зарядного устройства. Когда же контакты располагаются требуемым образом и начинает течь ток заряда, Бастер останавливается под действием команды FSTO.

Работа блока 《голод》заканчивается в тот момент, когда завершается зарядка основных аккумуляторов питания. Об этом сигнализирует детектор тока зарядки на плате слежения за напряжением питания. Дальнейшее поведение Бастера зависит от его режима работы. Если ему задан режим свободного движения, он внезапно оживает и выбирается из гнезда. Как только Бастер покидает пределы гнезда, он возобновляет свою обычную активность.

Работа блока «голод» обычно начинается и исполняется автоматически, но в распоряжении оператора имеются две возможности изменить автоматическую работу. Оператор, например, может в любой момент вручную запустить блок в работу. Для этого нужно поднять тумблер «имитация голодав на местной панели ручного управления или задать команду 001 на панели дистанционного управления. В любом случае Бастер реагирует на команду, подавая звуковой сигнал аварии и начиная искать гнездо. Такой режим удобен для проверки работы блока 《голод》и для того, чтобы вернуть Бастер в гнездо на отдых. '

Имеется также возможность заблокировать голод. Благодаря этому оператор может взять управление целиком на себя, пока Бастер ищет гнездо. Такая возможность полезна в тех случаях, когда Бастер находится слишком далеко от гнезда и не может вернуться к нему, прежде чем аккумуляторы разрядятся. Оператор может заблокировать нормаль* ную работу блока и вывести машину обратно к гнезду или по крайней мере развернуть его в правильном направлении. Режим блокировки голода задается с помощью тумблера «блокировка голода》 на местной панели ручного управления или путем задания команды 010 на панели дистанционного управления.

Общий принцип действия

Упрощенная блок-схема всей системы подзарядки аккумуляторов приведена на рис. 15.1. Как видно из схемы, система подразделяется на две основные части: компоненты, которые размещаются на шасси Бастера, и компоненты, расположенные вблизи зарядного устройства. Платы слежения за напряжением питания и подачи аварийных сигналов, а также платы блока управления слежением рассматривались в гл. 11 и 14 и уже изготовлены и установлены. Все, что требуется включить теперь в подвижную часть системы ——это плата нахождения цели, пара фототранзисторов и два контактных датчика для определения контакта с зарядным устройством. Придется также изменить некоторые связи между платами слежения за напряжениями питания и подачи аварийных сигналов и платами селектора команд.

Что касается составных частей гнезда, то зарядное устройство уже работает, а платы приемника акустических сигналов и управления импульсной лампой предстоит изготовить и установить. В конце этой главы подробно рассматривается обстановка в окрестности гнезда, благодаря которой Бастеру легче вернуться к зарядному устройству и самостоятельно подключиться к его контактам.

a

Микр 呻он

Q

Рис. 15.1. Упрощенная блок-схема системы поиска зарядного устройства а—блоки, размещаемые на корпусе Бастера； б—составные части гнезда.

Полная схема соединений плат и отдельных элементов, входящих в состав системы управления слежением, приведена на рис. 15.2. Обратите особое внимание на различия в соединениях: / ——новые постоянные соединения; 2 — старые соединения; * ——временные соединения, которые в гл. 16 будут изменены. Если к этому времени вы уже забыли некоторые детали работы плат слежения за напряжением питания и подачи аварийных сигналов, то вам следует заново просмотреть материал гл. 11.

При нормальной работе аккумуляторы Бастера почти полностью заряжены и на выходе платы подачи аварийных сигналов Hf низкий уровень. Так как этот сигнал поступает на вход платы управления селектором команд Szf, то все команды блока «голод» заблокированы и Бастер работает в каком-либо другом режиме.

В тот момент, когда плата слежения за напряжением питания обнаружит, что напряжение упало ниже определенного уровня, на выходе Hf появится высокий уровень. Этот сигнал поступает на вход платы управления слежением, вследствие чего начинает работать - блок слежения. Когда Плата управления слежением начинает работать, через плату

\

,Плата спежёйия 3〃 ]

напряжением питание | Г2〃. 〃)1

Соединения см. на рис. //./

Плата адарийнык

£игналоб

+5В"力•

[ Управление селектором 1 s^F команд Плата уприблени^(гл. 9)

слежениемПлата .шифратора尸

—5$7)1 〃2/ команд g '：

—GO丁2 D22 6HBKUM

—ьт. приорите-

商

—叮ari Kg ^

丄乳m

厶8戸

^ACQACQ

+56+5B+58 у_1 +5В

мля Землх Земля 、^_— Земля

仞& — ] Последующиет т

АС& — / дополнение片 источнику питания

+5В (В)или (С)

Олата обнаружения &夕7〃

Рис. 15.2. Схема соединений между платами блока «голод», размещенными на шасси Бастера.— временные соединения, которые будут изменены в гл. 16; /—новые постоянные соединения; 2—старые соединения.

шифратора она подает'разрнпньте управляющие слова на вход селектора команд с внсокнм приоритетом* В твремя какразрнпнне управлнющне слова поступают на селектор команд- WEOO^S^ лозческнй уровень на ^ё^ Hf поступает на вход S2f платнуправленнн селектором" пока не работает блок《отъезд》》наделенной ВЫСЕНМ прнорнтетому управляю， Енсгнал S2fliередает командблока управления спеженнем на вход 口етнератора команд ^стякфлнм S по, ворота，

Поднтсжнм ВНЕесказанноНнзкнй уровень напряжения пнтання вызывает понвленне сигнала Hf на §s^ платья п。， дачаварнПньях сигналов》что в свою очередь запускает Дей— ствне слеження н коммутирует команда этого блока на вхо— =е АеЕнератора команд движения н поворота。

Когда на Bblxoke платн аварийных сигналов н~ понвлнет— CM BCOK才 уровень” эта плата наиннает так 浚 е выдавать звуков。才 сигнал голода — сигнал частотой 3 K「^оно^к& включается S втключаетсн с частотой 2「Прнемннк Зв кового сигнала н схема управление импульсной лампо(на РН15.2 не показанработают подобно преобразователю》 КТРЬ1Й переводит сигнал 2「во ВСПНЕКН света, коза же ^OHOH^^^WSOHO^K (РТ1 н РТ2)нарушат ВСПЕЕКН свет онподадут на плату нахсжденннелн последовательности нмпульсов с част鼠 2 Fпо Емнам Htari н HTAR2，схема 9ТН платы сравнивают нмпульснс еототранзнсторов с нмпульса— мн на внходе плата аварийных сигналов Hsg； н есин этн нм— ПУЛЬСЕ совпадают по частоте S еазеу плата нахожденияелн выдает сигнал НАС9 которой сообЕает плате управления слеженне戸 что иель обнаружена，

После обнаружениеелн блок слежения переходит в ре， жнм двнженнн к целкак 9To 0^20 опнсано в S- 14・ Если пкаколнбо причине фототранзнсторн перестанут вставать сигнал внднмостн целсигнал aACQ исчезает S система еле— ження переходит в режим среднего поиска Ms，общее пве， 月енне Ьастера на протяженны всего действия слеження соответствует опнсаннЮу приведенному в S- 1В зтом случае сигнал AQ поступает с ппатн обнаружения иелКо- Торан в свою очередь ngyqaeT н-нформаиню от еототранз千 сторов・

коза Вастер под炉ез浚ает к зарядному устройству н вступает с ннм в ХОРОЕНЙ электрический контакт- сра6атват датчнкн С”1 н CS2” а на входе D+ появляется высокий уро— Венг В результате плата подачн аварнйннх сигналов вь дает внеокн土 логнческн* уровень на внход HCON/HS? Пла, та управление слежением воспринимает зтт сигнал как сигнал контакта с целью- S плата шифратора реагирует на 3d BbaBaH на селектор команд команду FSTO・ Так 173

Также на，・/4. 2-川 4~w

+5B，

□~~-

^} 27kOm

u I

HTAR2

Eh

Нв

D

Hf

口

Lrr

с?

Lf

□

Земля

а

Ff

D

>

Также на /•/, г-7.3-7,4-7,57

5-/4

н

RS Ю кОм

R1

ЮкО^

扌

10 кОм

^^

R6 4,7кОм 乎 ч—и У *■

R2 10k0m

R!2

IkOm

R8

10 KoM

R7 4,7кОм

RIO

7 K0“

彳〃 4 J КОМ

_г

Рис. 15.3. Схема платы обнаружения цели.

ИС1, 2, 4—4-2И-НЕ 7400, ИСЗ — сдвоенный таймер 556, ИС5 —2-4И-НЕ с триггерамиШмитта иа входах 7413： Q1TN697, Q2, 3-2N404.

Бастер смирно стоит в гнезде до тех пор, пока не исчезнет сигнал D+, а вслед за ним и "con/"sd.

Когда аккумуляторы полностью зарядятся, сигнал Н, исчезнет, в результате чего действие слежения заканчивается. В первый момент Бастер с полной скоростью устремляется вперед, находясь в режиме свободного движения, но быстро натыкается передом на гнездо, после чего начинает двигаться в обратную сторону под управлением блока 《отъезд》. Выбравшись из гнезда, он возобновляет свою нормальную деятельность.

Плата обнаружения цели

Плата обнаружения цели, схема которой приведена на рис. 15.3, на самом деле служит для трех различных действий слежения: поиска зарядного устройства и для двух других, описанных в гл. 16.

Можно собрать компоненты, которые действительно используются при работе.блока «голод», на отдельной плате, но при этом снизится эффективность и увеличится стоимость системы.

Для наглядности объяснения входная часть платы обнаружения цели приведена на рис. 15.4 вместе с внешними фототранзисторами. Как видно из рисунка, РТ1 н РТ2 в нормальном состоянии закрыты с помощью переменного сопротивления R1? так что нормальная освещенность окружающей

обстановки не может перевести фототранзисторы в режим насыщения. Когда на фототранзистор падает яркий свет, напряжение на его коллекторе падает от 5 В приблизительно до 1 В. Коллекторные напряжения двух транзисторов логически складываются с помощью вентиля И-НЕ с триггерами Шмитта на входах. Триггеры Шмитта используются для того, чтобы получить логический сигнал из пропорционального.

Вернемся к полной схеме на рис. 15,3. Всякий раз, когда яркий свет падает на один из фототранзисторов, на выходе вентиля 5-8 появляется высокий уровень. Если система работает в режиме поиска зарядного устройства, на вход 1-2 по шине % поступает высокий уровень и на выходе 1-4 появляется инвертированный входной сигнал. Этот сигнал логически складывается с другим сигналом со входа Ltar； но так как на этот вход пока ничего не подается, прослеживать сигнал дальше не нужно. Сейчас достаточно заметить, что дважды проинвертированный входной световой сигнал появляется на выводе 1-12, где посредством операции И-НЕ он сравнивается с импульсами, поступающими со входа H$g・ Напомним, что аварийный сигнал с частотой 3 кГц модулируется сигналом с частотой 2 Гц (гл. И). На вывод 13-1 на плате обнаружения цели поступает сигнал //sg, который осуществляет модуляцию звукового сигнала на плате подачи аварийных сигналов.

Таким образом импульсы на выводе 1-13 свидетельствуют о подаче прерывистого аварийного сигнала разрядки аккумуляторов, который запускает импульсную лампу, а сигнал //tar на выводе 1-12 представляет собой свет лампы, воспринимаемый с помощью фототранзисторов. Импульсы на выходе этого логического вентиля 1-11 могут появиться лишь в том случае, когда оба импульсных сигнала на входе одновременно станут положительными. Это условие выполняется,

Рис. 15.4. Входная схема системы поиска зарядного устройства.

если: 1) плата аварийных сигналов выдает прерывистый звуковой сигнал; 2) импульсная лампа в ответ вспыхивает; 3) Бастер расположен таким образом, что свет импульсной лампы падает на фототранзисторы. Другими словами, плата обнаружения цели, по-видимому, не может реагировать на любой другой источник света кроме того, который запускается платой аварийных сигналов.

Когда Бастер воспринимает импульсный сигнал, подаваемый с гнезда, на выводе 1-11 появляются идущие в 0 импульсы частотой 2 Гц. Эти импульсы запускают детектор пропущенного импульса (ДПИ1). Пока на вход 3-6 продолжают поступать импульсы, на выходе 3-5 постоянно находится высокий уровень; если в это же время есть сигнал %, то на выходе платы обнаружения цели "acq также постоянно находится высокий уровень. Если же импульсы на входе 3-6 исчезнут из-за того, что Бастер потеряет из виду импульсы света, или с окончанием работы блока «голод» исчезнет сигнал //〃 то на выходе 〃acq также появится низкий уровень.

Когда система работает в режиме поиска зарядного устройства (на выходе Н； высокий уровень), сигнал на выходе Hacq появляется в тот момент, когда будет обнаружена первая вспышка света. Однако благодаря времязадающим элементам СЗ и R13 в схеме ДПИ1 сигнал //acq не исчезнет в тот момент, когда свет будет потерян. Временной интервал работы ДПИ1 выбран таким образом, что режим прямой видимости цели прекратится лишь спустя 2 с.

Остальные вентили и ДПИ2 используются аналогично для определения цели и управления; их работа рассматривается в гл. 16. Сейчас наиболее важно уяснить себе, что высокий сигнал на выходе платы обнаружения цели появляется лишь тогда, когда один из фототранзисторов реагирует на вспышки импульсной лампы, вызванные подачей аварийного сигнала разрядки аккумуляторов, ,

Установите плату обнаружения цели, руководствуясь схемой соединений на рис. 15.2. Включение фототранзисторов и контактных ■ датчиков описывается дальше в этой главе.

Гнездо

Гнездо Бастера ——это место, где он самостоятельно подключается к зарядному устройству. Гнездо включает в себя несколько важных составных частей, таких, как зарядное устройство, приемник акустических сигналов, блок лампы- вспышки и контакты зарядного устройства, которые точно входят в гнезда, установленные на шасси Бастера.

Основные компоненты гнезда показаны на рис. 15.5. Все они укрепляются на ящике треугольной формы, который вписывается в угол комнаты, в которой находится Бастер.

МачтаМачтал приемникуакустическихсигналовл приемникуакустическихсигналовЗарядное устройство &Зарядное устройство &00Мерная пружинаМерная пружинамедныймедныйД вредяннь/й брусок МачтаД вредяннь/й брусок МачтаСкоОаСкоОа印印-Деревянный з岡朋必 опорабрусок --Деревянный з岡朋必 опорабрусок -Рнс. 15.5. Устройство гнезда.Рнс. 15.5. Устройство гнезда.Задняя опораЗадняя опора

Мачта

Мачта

л приемникуакустическихсигналов

л приемникуакустическихсигналов

Зарядное устройство &

Зарядное устройство &

0

0

Мерная пружина

Мерная пружина

медный

медный

Д вредяннь/й брусок Мачта

Д вредяннь/й брусок Мачта

СкоОа

СкоОа

印

印

-Деревянный з岡朋必 опорабрусок -

-Деревянный з岡朋必 опорабрусок -

Рнс. 15.5. Устройство гнезда.

Рнс. 15.5. Устройство гнезда.

Задняя опора

Задняя опора

Зарядное устройство размещается наверху ящика, подавая постоянное напряжение на два контакта, подвешенные с помощью пружин. На рис. 15.6 более подробно показаны детали конструкции одного из контактов.

Сзади деревянного треугольного ящика установлена мачта из алюминиевой трубки, которая поднимается над полом на высоту человеческого роста. На ее вершине устанавливаются акустический приемник, микрофон и блок лампы- вспышки. Когда лампа мигает, Бастер может обнаружить ее почти с любой точки комнаты средних размеров. Благодаря тому, что принимающий микрофон расположен наверху мачты, он может воспринимать аварийные сигналы Бастера с большего расстояния.

Приближаясь к гнезду, Бастер скорее всего может потерять из виду импульсную лампу, которая установлена высоко над ним. Чтобы избежать этого, на пол перед ящиком под углом 45° ставится зеркало. Свет импульсной лампы падает на зеркало и, отражаясь от него, попадает на фототранзистор, установленный внизу передней части шасси Бастера. Таким образом, верхний фототранзистор Бастера используется главным образом для нахождения импульсной лампы 178

на больших расстояниях, а нижний фототранзистор ——на малых.

Гнездо располагается в углу, так как при этом свет импульсной лампы отражается от двух поверхностей стен, расположенных под прямым углом. Чтобы увеличить интенсивность отраженного света и тем самым чувствительность всей системы, стены вокруг импульсной лампы можно покрыть алюминиевой фольгой.

В идеале Бастер приближается к гнезду «головой» вперед. Когда два подпружиненных контакта коснутся его корпуса, они начнут скользить к паре пластин из фольгированного стеклотекстолита размером 76X76 мм (рис. 15.6). Бастер продолжает движение вперед до тех пор, пока не будут выполнены два условия: 1) ток от зарядного устройства

flpt/^UHUflpt/^UHU^ клеммам аккум嬲［JlQpa^ клеммам аккум嬲［JlQpaНа вход с ■ CSI платы а&арийнь^ сигналовНа вход с ■ CSI платы а&арийнь^ сигналовКонтактКонтакт^™~ ~бедная, полоска^™~ ~бедная, полоскаПластма фольгиробонаогиОроШ от зарядногосШеклотексшолита размером 76*76мм устройства нрзхоЗит внутри дверной пружинуПластма фольгиробонаогиОроШ от зарядногосШеклотексшолита размером 76*76мм устройства нрзхоЗит внутри дверной пружинур Контактны. 厂 датчик срычагомр Контактны. 厂 датчик срычагом新?2,5мм Деревянный шпунт新?2,5мм Деревянный шпунтШасси БастераШасси БастераГ Передний контактный датчикГ Передний контактный датчикРис. 15.6. Подключение Бастера к зарядному устройству.Рис. 15.6. Подключение Бастера к зарядному устройству.

flpt/^UHU

flpt/^UHU

^ клеммам аккум嬲［JlQpa

^ клеммам аккум嬲［JlQpa

На вход с ■ CSI платы а&арийнь^ сигналов

На вход с ■ CSI платы а&арийнь^ сигналов

Контакт

Контакт

^™~ ~бедная, полоска

^™~ ~бедная, полоска

Пластма фольгиробонаогиОроШ от зарядного

сШеклотексшолита размером 76*76мм устройства нрзхоЗит внутри дверной пружину

Пластма фольгиробонаогиОроШ от зарядного

сШеклотексшолита размером 76*76мм устройства нрзхоЗит внутри дверной пружину

р Контактны. 厂 датчик с

рычагом

р Контактны. 厂 датчик с

рычагом

新?2,5мм Деревянный шпунт

新?2,5мм Деревянный шпунт

Шасси Бастера

Шасси Бастера

Г Передний контактный датчик

Г Передний контактный датчик

Рис. 15.6. Подключение Бастера к зарядному устройству.

Рис. 15.6. Подключение Бастера к зарядному устройству.

Стена

Рис. 15.7. План окрестности гнезда.

начинает течь в аккумуляторы по кабелю через контакты и по фольге стеклотекстолита; 2) контакты давят на пластины стеклотекстолита с силой, достаточной для срабатывания контактных датчиков, прикрипленных к задней стороне пластин. Когда эти условия выполнены, платы слежения за напряжением питания и подачи аварийных сигналов 《знают》, что Бастер находится в надлежащем положении: благодаря втекающему току на плату слежения за напряжением питания идет сигнал О+, а через два замкнутых контактных датчика на плату подачи аварийных сигналов идет сигнал "sw.

Когда аккумуляторы окончательно заряжаются, блок 《го・ лод》автоматически кончает свою работу. При этом Бастер делает рывок вперед в режиме свободного движения, но почти сразу же натыкается на брусок, лежащий на полу перед зеркалом. В результате этого столкновения Бастер начинает выезжать из гнезда задом. В конце концов он выберется из гнезда на открытое пространство своей комнаты.

На самом деле Бастер будет очень редко приближаться к гнезду «головой^ вперед. Фактически шансы того, что Бастер самостоятельно подъедет к подпружиненным контактам, очень малы. Эффективный способ подвести Бастер к контактам показан на рис. 15.7.

Метод основан на использовании двух комплектов направляющих, изготовленных из брусков дерева длиной 600, высотой 100 и толщиной 50 мм. Бруски соединяются друг с другом петлями, так что можно установить направляющие в конфигурации, соответствующей конкретной комнате и модели Вастера. В режиме поиска зарядного устройства Бастер

может близко подойти к гнезду, когда же он коснется направляющих, совместная работа блоков «отъезда и 《голод》 в конце концов приведет его к контактам с такой ориентацией, которая необходима для хорошего электрического контакта с зарядным устройством.

Акустический приемник и управление лампой-вспышкой

Ввиду того что импульсная лампа запускается сигналом от схемы акустического приемника, важно, чтобы приемник реагировал только на аварийный сигнал разрядки аккумуляторов, генерируемый Бастером. В противном случае другие звуки в комнате вызывали бы бесполезную работу импульсной лампы. Хотя Бастер не реагирует на вспышки света во всех режимах кроме поиска зарядного устройства, нет ника-' кого смысла сокращать время жизни лампы-вспышки.

Акустический приемник должен быть настроен на частоту 3 кГц, которая поступает с платы аварийных сигналов, а импульсы должны следовать с частотой 2 Гц.

Схема платы акустического приемника приведена на' рис. 15.8. Сигнал, поступающий с микрофона, вначале усиливается транзистором Q1, после чего поступает на вход дешифратора частоты 567 через цепочку регулировки чувствительности. Эта ИС активного фильтра звуковой частоты настроена на 3 кГц с помощью переменного сопротивления 7?3. Каждый раз, когда через конденсатор СЗ на вход дешифратора поступает сигнал частотой 3 кГц, его выходной сиг- нал на выводе 1-8 падает до 0. Когда на систему поступает аварийный сигнал разрядки аккумуляторов, на выходе дешифратора появляется последовательность импульсов частотой 2 Гц. Другие сигналы с частотой 3 кГц также дадут выходной сигнал, но его частота не будет равна 2 Гц.

Выходной сигнал дешифратора поступает на вход детектора пропущенного импульса (ДПИ), состоящего из таймера 555 (ИС2) и связанных с ним деталей. Пока звуковой сигнал поступает с частотой 2 Гц, на выходе ДПИ сохраняется высокий уровень. Этот сигнал поступает на один из входов логического вентиля И-НЕ (вывод 3-5). На второй вход этого вентиля поступает инвертированный сигнал с выхода дешифратора частоты. Пока на выходе ДПИ поддерживается высокий уровень, сигнал 2 Гц проходит через вентиль на вход усилителя на транзисторе Q3.

В коллекторной цепи транзистора Q3 включена первичная обмотка импульсного трансформатора с коэффициентом трансформации, равным 1. Трансформатор преобразует сиг-*

№-

l^v a

•BHHHNOHdu о」。"”-^«^ ^-^^7ig F99 3H0i ^OS#X3SI5S

©gez

s

4、4TzJ

-6 N §^§

0書豈uodu g& 3WEN 8& 4& d&

А

120В (пе- 'ре^н. ток)

r*—r-

4儿們餌8

3君5w8

R3

-±——1=1

QС4

270к0м 仃 Л47жФ

政广)s欽n 6加吟£

1мкФ

6例8

戶 77 лампа-* дельца

应应R3

应

应

CZb

330 Ом

Рис. 15.9. Схема управления импульсной лампой.

D1, 2—диоды 400 В, 1 A; SCR—тиристор 200 В, 6 А; Т1 —запускающий трансформаторна 4 кВ; FT1 — ксеноновая импульсная лампа.

нал частотой 2 Гц в короткие импульсы, которые затем поступают на управляющий вход тиристора на плате управления импульсной лампой.

Если по какой-либо причине звуковой сигнал разрядки аккумуляторов перестанет восприниматься, ДПИ будет сохранять вентиль в открытом состоянии в течение нескольких дополнительных секунд. Если за это время сигнал не будет получен вновь, ДПИ блокирует логические схемы, защищая систему от других шумов в комнате.

Схема акустического приемника получает питание от напряжения + 12 В с выхода зарядного устройства. С помощью регулятора напряжения LM309 это напряжение снижается до уровня -j-5 В, необходимого для питания интегральных микросхем.

Схема лампы-вспышки, приведенная на рис. 15.9, получает питание непосредственно от сети 120 В. Схема удвоения напряжения на диодах D\ и 02 дает напряжение 270 В для питания лампы.

Благодаря низкому сопротивлению, включенному между его управляющим электродом и катодом, тиристор находится в закрытом состоянии. При этом конденсатор С1 заряжается через сопротивление R1 примерно до 150 В. В тот момент, когда тиристор открывается импульсом от схемы акустического приемника, С1 быстро разряжается через первичную обмотку трансформатора зажигания. Вследствие этого во вторичной обмотке появляется импульс высокого напряжения, поджигающий лампу. Лампа и тиристор проводят ток лишь до тех пор, пока разряжается конденсатор С1, поэтому лампа генерирует свой яркий белый свет только в течение 1 мс. После этого С1 начинает снова заряжаться, подготавливаясь к следующей разрядке.

Замечания по установке и проверке

Соедините друг с другом платы акустического приемника и управления импульсной лампой в соответствии со схемой на рис. 15.10. Установите их на верх алюминиевой мачты гнезд 抵

Закрепите один из фототранзисторов платы обнаружения цели на конце крепкого сварочного электрода (или подходящего провода), чтобы он поднимался на 600 мм вверх над стойкой печатных плат. Другой фототранзистор укрепите внизу на передней части шасси Бастера.

После того как будет завершена работа над механическими конструкциями, изображенными на рис. 15.5——15.7, можно настроить акустический приемник на частоту аварийного сигнала Бастера. Подведите Бастер поближе к гнезду——на расстояние порядка 1,5 м ——и поднимите его ведущие колеса, чтобы они не касались пола. Включите тумблер «имитация голода», чтобы запустить аварийный сигнал, и отрегулируйте R2 на плате акустического приемника так, чтобы на выводе 1-3 был максимальный уровень сигнала. После этого регулируйте R3 до тех пор, пока импульсная лампа не начнет вспыхивать одновременно с прерывистым аварийным сигналом разрядки аккумуляторов.

Рис. 15.10. Схема соединений между блоками гнезда.

Глава 16

ДВИЖЕНИЕ ВДОЛЬ ЛИНИИ И РЕАКЦИЯ СЛЕДОВАНИЯ

В описании системы Бастер III упоминается три действия слежения: поиск зарядного устройства, движение вдоль белой линии и реакция следования. Система поиска зарядного устройства （блок 《голод》） уже создана по материалам гл. i 1, 14 и 15. Настоящая глава посвящена двум другим действиям слежения.

В режиме движения вдоль линии Бастер следует за любой светлой поверхностью под шасси. Предположим, что экспериментатор хочет послать Бастера из одной комнаты в другую, например за чашкой кофе или газетой. Для этого можно наклеить на пол полоску белой липкой ленты вдоль наилучшей траектории движения; после того как Бастеру будет задан режим движения вдоль линии, он найдет белую полосу и будет двигаться по ней.

Режим движения вдоль линии полезен также при перемещении Бастера вне дома. Так как асфальтированные дорожки темнее, чем трава с обеих сторон, то Бастер может прогуливаться вокруг дома, придерживаясь более или менее точно середины дорожки. Он даже будет аккуратно объезжать углы, но его любознательность может привести его на проезжую часть улицы или на дорожки, не предназначенные для общего пользования. Поэтому следует тщательно контролировать поведение Бастера вне дома.

Реакция следования заложена главным образом для того, чтобы Бастер мог двигаться за своим хозяином. Смысл ее заключается в том, что Бастер должен мчаться на звук или яркий свет. Если хозяин позовет его или посветит на его глаза-фототранзисторы, Бастер в ответ помчится прямо вперед. Конечно, он может аналогично реагировать на всякий звук или свет, но это только придаст еще большее разнообразие его поведению.

Большая часть схем, необходимых для реализации этих режимов, уже включена в существующие печатные платы. Например, режим движения вдоль линии очень похож на поиск зарядного устройства; в результате в этих режимах используется много одних и тех же логических л времязадаю- щих схем, расположенных на плате обнаружения цели. Точно так же большинство схем, реализующих реакцию сле-

дования, включено в плату обнаружения цели, которая была изготовлена в процессе работы, описанной в гл. 15.

Эти два новых действия слежения используют те же самые платы сопряжения, которые были установлены в гл. 15. Можно было бы использовать отдельные наборы плат для реализации каждого действия, но и без сложных расчетов видно, насколько неэффективной была бы такая схема. Добавив очень простую плату выбора режима слежения, о которой будет рассказано в этой главе, оператор сможет втиснуть на плату поиска зарядного устройства еще два действия слежения.

К концу этой главы все возможности системы управления Бастера будут использованы практически полностью. Не задействованным остается вход селектора команд с третьим приоритетом, который может быть использован для блоков, которые, возможно, вам захочется включить в систему позднее. Система по-прежнему остается доступной для расширения и любой человек с воображением и технической сметкой может усложнять поведение Бастера до бесконечности.

Общие принципы работы

Блок поиска зарядного устройства уже был включен в систему как действие со вторым приоритетом. Это действие запускается либо автоматически платой слежения за напряжением питания, либо вручную с помощью тумблера «имитация голода» на панели управления. Режим движения вдоль линии и реакция следования включаются в систему как действия с шестым и седьмым приоритетами соответственно. Оба эти действия запускаются вручную либо с местной панели ручного управления, либо с панели дистанционного управления. Режим движения вдоль линии запускается при включении тумблера S6f или при задании кода 101 на тумблерах команды дистанционной панели управления. При включении тумблера S7f или задании на дистанционной панели управления кода 110 разрешается реакция следования.

Хотя все три действия слежения могут быть разрешены одновременно, схема выбора приоритета в селекторе команд (гл. 8 и 9) разрешает работать только одному из них. Если, например, вы включите режим движения вдоль линии и реакцию следования, Бастер всегда будет находиться в режиме движения вдоль линии, так как этому режиму присвоен более высокий приоритет. Тем не менее, когда режим движения вдоль линии заканчивается, Бастер может проявлять реакцию следования. Важно понять, что блоки «отъезд»,《голод» и местная панель ручного управления имеют более высокий приоритет, чем любое из двух новых действий слежения. Благодаря этому Бастер всегда может самостоятельно выбраться

из угла и вернуться《обедать》в свое гнездо, даже когда он находится в одном из менее приоритетных режимов.

Входные сигналы блоков движения вдоль линии и реакции следования

Что касается входов двух новых действий слежения, необходимо дополнительно включить лишь фототранзистор, светодиод с балластным резистором и маленький пьезокристаллический микрофон. Микрофон используется только в качестве акустического входа в блоке реакции следования, а остальные компоненты используются для движения по линии.

Входная схема блока движения по линии показана на рис. 16.1. Компоненты, которые обозначены как части платы обнаружения цели, уже приводились на рис. 15.3. Остальные монтируются на куске перфорированной платы размером 12 см?, которая укрепляется на нижней поверхности шасси Бастера. Обратите внимание, что на рис. 16.1 светодиод управляется от сигнала 〃sg・ Этот сигнал генерируется на плате аварийных сигналов (рис. 11.3) и имеет частоту 2 Гц. Именно он модулирует аварийный сигнал разрядки аккумуляторов. Поэтому светодиод непрерывно мигает с частотой 2 Гц, и если его свет отражается обратно на фототранзистор РТЗ, то эта маленькая плата генерирует импульсы, идущие в 0 с частотой 2 Гц, которые появляются на выводе Ета*

Рис. 16.1. Входная схема блока движения вдоль линии.

РТЗ—FPT100 или экаивалецтиый; СИД—мощный инфракрасный светодиод (R?a*Q Shack 276-047).

Обычно РТЗ закрыт с помощью переменного сопротивления R2 на плате обнаружения цели. Однако, когда Бастер движется над светлой поверхностью, испускаемый светодиодом свет отражается от поверхности и, попадая на фототранзистор, открывает его с частотой 2 Гц. Вентиль типа И-НЕ с триггерами Шмитта на входах преобразует выходное напряжение транзистора в логические сигналы и инвертирует их. Так на выходе этого вентиля возникает низкий уровень, когда Бастер перемещается по темной поверхности, и последовательность положительных импульсов с частотой 2 Гц при движении по светлой поверхности, например по полоске липкой ленты, наклееной на пол.

Вернувшись к схеме платы обнаружения цели на рис. 15.3, заметим, что выход вентиля 4И-НЕ (вывод 5-6) поступает на другой вентиль И-НЕ. Когда на входе 厶『высокий уровень, импульсы проходят на схему детектора пропущенного импульса ДПИ1. Перед этим он появляется на выходе 1-6 в инверсном виде и сравнивается с Язе на выходе 1-13.

Если РТЗ принимает световые импульсы от светодиодов, при этом на входе платы обнаружения цели Lf высокий уровень, и если импульсы совпадают с сигналом Я5с, генерирующим световые импульсы, то система реагирует так, как если бы Бастер обнаружил свет импульсной лампы, находясь в режиме поиска зарядного устройства. Сравнение входного сигнала Ltar с сигналом "sg гарантирует, что Бастер не будет следовать за другими источниками мигающего света, которые могут отражаться от поверхности пола.

После вывода 1”6 на плате обнаружения цели сигналь! блоков 《голод» и движения вдоль линии обрабатываются одной и той же схемой, а их входные части практически одинаковы. Однако система поиска зарядного устройства ищет свет импульсной лампы, а блок движения вдоль линии чувствителен лишь к сигналу светодиода. Входные и выходные сигналы этих двух блоков разделяются на плате обнаружения цели с помощью соответствующих разрешающих сигналов ― Hf для блока《голод》и 厶『для блока движения вдоль линии. Схемы, которые описываются далее в этой главе, не допускают одновременного появления двух разрешающих сигналов, тем самым исключается возможная путаница.

Чтобы реализовать реакцию следования, требуется сделать только одно: подать на вход платы обнаружения цели Ft сигнал с простого пьезокристаллического микрофона. Обращаясь снова к рис, 15.3, мы видим, что звуковой сигнал с микрофона через С1 поступает на цепочку регулировки уровня и на базу транзистора QI. Q1 нормально закрыт и прово- дит лишь тогда, когда его откроет звуковой сигнал достаточной амплитуды. Дальнейшее прохождение звуковых импульсов с транзистора Q1 определяется логическим уровнем на

входе Ff. Если на этом входе высокий уровень, звуковой.сигнал проходит на вход 2-5, где логически складывается с сигналами, снятыми с фототранзисторов РТ1 и РТ2.

Обратите внимание на соединение между входным вентилем системы поиска зарядного устройства и входной логикой блока следования (выводы 5-8 и 2-1). Такое соединение приводит к тому, что любой источник света, достаточно яркий для засветки транзисторов РТ1 и РТ2, также легко вызовет реакцию следования, как и звуковой сигнал на входе 尸『.

Логическая сумма световых звуковых сигналов поступает на ДПИ2, который служит детектором сигнала. Когда система работает в режиме следования, световые или звуковые сигналы достаточной амплитуды вызывают появление высокого уровня на выходе платы обнаружения цели 尸acq. Если сигнал исчезает больше, чем на несколько секунд, ДПИ2 сохраняет высокий уровень на выходе 尸acq в течение этого времени, прежде чем прекратить реакцию следования.

Плата выбора режима слежения

Плата выбора режима слежения, схема которой приведена на рис. 16.2, обеспечивает совмещение трех отдельных действий слежения с единственной схемой' управления слежением. По существу эта плата принимает сигналы видимости цели и разрешающие сигналы от трех независимых блоков слежения, посылает данные от наиболее приоритетного блока в систему управления слежением, а ее выходные сигналы передает на соответствующие входы селектора команд.

Таблица 16 А

ЛОГИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ РАБОТЫ ПЛАТЫ ВЫБОРА РЕЖИМА

СЛЕЖЕНИЯ

Tf = GD2 + GD6+ GD7

ACQ = HAGQ • GD2 + LacQ ' G_O6 + 尸ACQ * GD7

CON = %n

HTn = G°2 • T", где n== 1, 2, 4 или 8， LTn =Gn6- % где n= 1, 2, 4 или 8,

FTn = GD7- T^ где 也=1, 2, 4 или 8.

В табл. 16.1 приведены логические уравнения работы платы выбора режима слежения. Обратите внимание, что лишь в системе поиска зарядного устройства имеется сигнал контакта с целью (CON). Блоки движения вдоль линии и реакции следования не имеют поставленных целей. …

Замечания по изготовлению и установке

Изготовьте и установите небольшую входную плату блока движения вдоль линии (рис. 16.1) и плату выбора режима слежения, руководствуясь схемой соединений на рис. 16.3. На местной панели ручного управления пометьте тумблер S/6 как «движение вдоль линии», а тумблер S” — «следованием.

Теперь система Бастер III полностью завершена./

л 丁2 为 丁8 +58 земля

gD2 %

Плота выбора режима слежена 。/7. /6)

ACQ CM Tf

Плата обнару-

*е班夕 цели Hacq

(2 力.75)SCQ

fACQ

Плата аварий-u 7~ ных сигналов Нсон'п^о

Платау

lautpротораZ

С гл &)г8

Земля

Плата ynpa" ACQ шия спеже- сон наем (гл. Ю %

Соединение (см. гл. 9)^ \^^

6〃2 6D6 BD7

Селектор команд с высоким приоритетом

М〃 8)

Плата упрабпе-ния селекторомкоманд(гл. 9)

Селектор команд с

низким при

оритетом

〈2〃 8)

Рис. 16.3. Схема соединений в системе слежения.'

Если не указано иначе, здесь приведены только соединенна, которые добавляются илиизменяются по сравнению с рнс. 15.2.

Рис. 16.2. Схема платы выбора режима слеженяя.

ИС1 —6-НЕ 7404 (Radio Shack 276-1802), ИС2 —4-2И-НЕ 7400 (Radio Shack 276-1801),ИСЗ-З-ЗИ-НЕ 7410 (Radio Shack 276-1807}, ИС4, 5, 6-4-2ИЛИ-НЕ 7402 (Radio Shack276-1811).

Предметный указатель

Аварийные сигналы препятствия и «голода» 119, 127

схема платы подачн 128

Аккумуляторы 19、

—детектор тока заряда 126

—— зарядное устройство 177, 179

—никель-кадмиевые 19

— свинцовые (кислотные) 16, 169

Бастер I 10

схема соединений блоков системы управления 52

Бастер II 12

дополнения к системе 156

——режимы работы 151-

Бастер III 12

Бастер, гнездо 177

—идея создания 8

—подключение к зарядиокГу устройству 179

——полная диаграмма соединений между блоками 66、

—приоритет действий 87, 88

—список управляющих слов 54

——таблица действий 43

Блок《голод》87, 167

—,— акустический приемник 181

блокировка 170

—■ — основные принципы работы

——схема соединений плат 172

一 —упрощенная блок-схема 171

—«отъезд» 101

временные диаграммы работы 115

входная плата 111

выходная плата 112

логика работы 103, 104

логическая таблица инстии- иости 102、

логические уравнения шифратора 111

набор контактных датчиков 107, 108

общие принципы работы 101

— — плата шифратора 111

—способ подключения датчиков 109

схемй включения контактных датчиков 108

входной платы НО

——— ——выходной платы 113

соединений 106

теория работы 105

технические характеристики 103-

установка и проверка 116

шифратор 111

—слежения 158

выбор режима 189

логические уравнения работы 162

общая схема соединений 160

плата управления 161

шифратора 164

принцип работы 159

сборка и настройка 164

схема платы выбора режима 190

■управления 161

•шифратора 165

соединений 191

Буфер 93

—логические уравнения 94

—принцип работы 93 工

——схема платы 95

Гнездо 177

—расположение на полу 180

—схема соединений 184

—устройство 178

Действие, блокировка 89

—нмнтацня 89

—приоритет 87,88'

Линия акустической связи 132

блок-схема 134

временная диаграмма сиг

налов передатчика 140

приемной части

147

выходная плата 135, 148

детектор потери связи 145

панель управления пере

датчика 137, 138

передающая часть 136

плата просмотра данных

133, 139

приемная часть 142

—схема выходной платы

149

платы просмотра 139

соединений передаю

щей части 135

гпринимающей части

144

таблица кодов команд 138

цикл просмотра 134

частотная модуляция 133

—пассивного останова 153

—поиска зарядного устройства 167

—свободного движения 154

—среднего поиска 159

—широкого поиска 159

Селектор команд 76

блок-схема 77

логические уравнения работы

84

панель индикации 79

плата управления 89, 135

—полная схема платы 82

——схема выходного блока 78

платы управления 92

—прохождения команды 81

распайки плат 83 -

управление 86

——установка 84

Обнаружение цели 175

плата обнаружения 173

— 一 принцип работы 176

一 一 режим прямой видимости 159

— — схема платы 174.

Панель управления двоичная с запоминанием команды 69

———-——•— — и сбросом 70,

дистанционного 137

ручного, местная 96

с командами на естествеи- иом языке 72~

со смысловым расположением

гнезд 73

Печатные платы, количество 17

размеры 19

стойка 17

Питание, контроль напряжений 67

—плата сложения за напряжением

122

一 схема источника 20

контроля напряжений 68

платы слежения за напряжением 125

Режим активного останова 153

——движения вдоль лннин 185

——дистанционного управления 156

с рефлекторной активностью 156

—контакта 159

■— местного управления 155 -

с рефлекторной актив

ностью 155

Управление двигателем движения 22

временная панель 32

выходной блок 23

дешифратор команд 53

—конструкция 28

—принципиальная схема24

упрощенная блок-схема23

поворота 26

выходной блок 26

принципиальная схема27

упрощенная блок-схема23

—поворотом, датчики угла поворота 42

предельного поворота 42

логика 40

———в й р и йriт I 44

——общая блок-схема системы

41 ■

система обратной связи 48

схема логической платы, вариант I 46

вариант II 47

——скоростью движения 34

блок-схема платы 36

—-т — временная панель управления -38

выходные сигналы 35

проверка и регулировка 37.

упрощенная блок-схема 34

Шасси 16

ОглавлениеОглавлениеОт переводчика Предисловие .От переводчика Предисловие .Глава 1, Идея создании БастераЧто такое Бастер?".Краткое изложение программы Бастера .Бастер IБастер IIБастер IIIКак пользоваться этой книгой?Некоторые практические рекомендации .Глава 2. Шасси, двигатели и источник питанииШассиСтойка печатных платТребования к источнику питания ....Глава 1, Идея создании БастераЧто такое Бастер?".Краткое изложение программы Бастера .Бастер IБастер IIБастер IIIКак пользоваться этой книгой?Некоторые практические рекомендации .Глава 2. Шасси, двигатели и источник питанииШассиСтойка печатных платТребования к источнику питания ....Г лава 3. Блок управления двигателями движения и поворотаГ лава 3. Блок управления двигателями движения и поворотаПринцип действия Выходной блок двигателя движения ..Выходной блок двигателя поворота ..КонструкцияПлата усилителен релеВыходной усилитель скорости движенияПлата релеУстановка и наладка Предварительная проверка Временная панель управления Принцип действия Выходной блок двигателя движения ..Выходной блок двигателя поворота ..КонструкцияПлата усилителен релеВыходной усилитель скорости движенияПлата релеУстановка и наладка Предварительная проверка Временная панель управления Глава 4, Управление скоростью движения .Принцип действияПредварительные проверки и регулировки Указания по установке Временная панель управления Глава 4, Управление скоростью движения .Принцип действияПредварительные проверки и регулировки Указания по установке Временная панель управления Глава 5. Логика управления поворотом .....Общие принципы работыЛогика управления поворотомЛогика управления поворотом, вариант 1 ..Логика управления поворотом, вариант 2 .. Детали механического конструирования ... Окончательная сборка? установка и регулировкаГлава 5. Логика управления поворотом .....Общие принципы работыЛогика управления поворотомЛогика управления поворотом, вариант 1 ..Логика управления поворотом, вариант 2 .. Детали механического конструирования ... Окончательная сборка? установка и регулировка668002235 1 1 1 11 11 118002235 1 1 1 11 11 116 7 96 7 9223688990122222222233322368899012222222223334 5 7 8 83 3 3 3 34 5 7 8 83 3 3 3 301447814 44444501447814 4444455355565860606265^етететтогета5355565860606265^етететтогета5 79001144 6 7 9 9 1 3 3 в'6'67'7,8,9777888888 8 88899999999995 79001144 6 7 9 9 1 3 3 в'6'67'7,8,9777888888 8 88899999999991 13571126788^v о о о о и 1* 1л 1л и и 1 и 11 11 и и и 11 и и 11 и 1А1 13571126788^v о о о о и 1* 1л 1л и и 1 и 11 11 и и и 11 и и 11 и 1А

Оглавление

Оглавление

От переводчика Предисловие .

От переводчика Предисловие .

Глава 1, Идея создании Бастера

Что такое Бастер?".

Краткое изложение программы Бастера .

Бастер I

Бастер II

Бастер III

Как пользоваться этой книгой?

Некоторые практические рекомендации .

Глава 2. Шасси, двигатели и источник питании

Шасси

Стойка печатных плат

Требования к источнику питания ....

Глава 1, Идея создании Бастера

Что такое Бастер?".

Краткое изложение программы Бастера .

Бастер I

Бастер II

Бастер III

Как пользоваться этой книгой?

Некоторые практические рекомендации .

Глава 2. Шасси, двигатели и источник питании

Шасси

Стойка печатных плат

Требования к источнику питания ....

Г лава 3. Блок управления двигателями движения и поворота

Г лава 3. Блок управления двигателями движения и поворота

Принцип действия

Выходной блок двигателя движения ..

Выходной блок двигателя поворота ..

Конструкция

Плата усилителен реле

Выходной усилитель скорости движения

Плата реле

Установка и наладка

Предварительная проверка

Временная панель управления

Принцип действия

Выходной блок двигателя движения ..

Выходной блок двигателя поворота ..

Конструкция

Плата усилителен реле

Выходной усилитель скорости движения

Плата реле

Установка и наладка

Предварительная проверка

Временная панель управления

Глава 4, Управление скоростью движения .

Принцип действия

Предварительные проверки и регулировки Указания по установке Временная панель управления

Глава 4, Управление скоростью движения .

Принцип действия

Предварительные проверки и регулировки Указания по установке Временная панель управления

Глава 5. Логика управления поворотом .....

Общие принципы работы

Логика управления поворотом

Логика управления поворотом, вариант 1 ..

Логика управления поворотом, вариант 2 .. Детали механического конструирования ... Окончательная сборка? установка и регулировка

Глава 5. Логика управления поворотом .....

Общие принципы работы

Логика управления поворотом

Логика управления поворотом, вариант 1 ..

Логика управления поворотом, вариант 2 .. Детали механического конструирования ... Окончательная сборка? установка и регулировка

6

6

8002235 1 1 1 11 11 11

8002235 1 1 1 11 11 11

6 7 9

6 7 9

22368899012

22222222333

22368899012

22222222333

4 5 7 8 8

3 3 3 3 3

4 5 7 8 8

3 3 3 3 3

0144781

4 444445

0144781

4 444445

5355565860606265^етететтогета

5355565860606265^етететтогета

5 79001144 6 7 9 9 1 3 3 в'6'67'7,8,9

777888888 8 8889999999999

5 79001144 6 7 9 9 1 3 3 в'6'67'7,8,9

777888888 8 8889999999999

1 13571126788

^v о о о о и 1* 1л 1л и и 1 и 11 11 и и и 11 и и 11 и 1А

1 13571126788

^v о о о о и 1* 1л 1л и и 1 и 11 11 и и и 11 и и 11 и 1А

Глава 6. Дешифратор команд движения и поворота

Принципы построения дешифратора команд

Первый вариант дешифратора команд движения и поворота .. Практические соображения по конструированию первого варианта схемы дешифратора

Автономная проверка платы

Второй вариант схемы дешифратора команд Панель управления для дешифратора команд движения и поворота

Глава 7. Завершение работы иад Бастером I

Обзор сделанной работы

Приспособление для контроля напряжений

Панели управления . ■ • •-

Двоичные панели управления с запоминанием команды ... Двоичная панель управления с запоминанием н сбросом ..- Панель управления с командами на естественном языке ..- Панель со смысловым расположением гнезд

Глава 8. Селектор команд

Выходной блок и панель индикации •"

Принципы работы

Детали конструкции

Замечания по установке и проверке

Селекторы команд

Принципы работы

Детали конструкции

Замечания по установке и проверке

Глава 9. Управление селектором команд

Приоритеты действий Бастера

Плата управления селектором команд

Логические уравнения

Принципы работы

Указания по изготовлению

Буфер

Принципы работы

Замечания по изготовлению

Местная панель ручного управления

Предварительная настройка блока выбора команд

Блокировка неиспользуемых сигналов Установка панели управления Отладка блока выбора команд

Глава 10. Блок «отъезд»

Общие принципы работы Технические характеристики блока

Подробная теория работы

Набор контактных датчиков

Входная плата блока

, Шифратор

Выходная плата блока

Установка и проверка блока «отъезд»

Предварительная проверка блока

Проверка работы блока на полу

Включение основного состояния

902370 2 366791238 1 112456677122223 3 333334444 5 55555555511 11 11 11 и 1» и 11 11 11 11 11 1» 1» 11 и и и 11 1» и 11 и 1» 1» 1»902370 2 366791238 1 112456677122223 3 333334444 5 55555555511 11 11 11 и 1» и 11 11 11 11 11 1» 1» 11 и и и 11 1» и 11 и 1» 1» 1»58588 9 14 45 5 6 6 61» 11 11 11 118 9 14 45 5 6 6 61» 11 11 11 117 7 0 5 7 14 6677788 41 f* 11 I 1» и 1»7 7 0 5 7 14 6677788 41 f* 11 I 1» и 1»5 ^ 7 9 128 8 8 8 9 911 11 11 11 1* «15 ^ 7 9 128 8 8 8 9 911 11 11 11 1* «1

902370 2 366791238 1 112456677

122223 3 333334444 5 555555555

11 11 11 11 и 1» и 11 11 11 11 11 1» 1» 11 и и и 11 1» и 11 и 1» 1» 1»

902370 2 366791238 1 112456677

122223 3 333334444 5 555555555

11 11 11 11 и 1» и 11 11 11 11 11 1» 1» 11 и и и 11 1» и 11 и 1» 1» 1»

58

58

8 9 14 4

5 5 6 6 6

1» 11 11 11 11

8 9 14 4

5 5 6 6 6

1» 11 11 11 11

7 7 0 5 7 14 6677788 41 f* 11 I 1» и 1»

7 7 0 5 7 14 6677788 41 f* 11 I 1» и 1»

5 ^ 7 9 12

8 8 8 8 9 9

11 11 11 11 1* «1

5 ^ 7 9 12

8 8 8 8 9 9

11 11 11 11 1* «1

Глава 11. Аварийные сигналы препятствия и «голода»、

Общие принципы работы

Плата слежения за напряжением питания

Принцип работы

Установка и начальная регулировка

Плата подачи аварийных сигналов

Изготовление, настройка и проверка

Глава 12. Линия акустической связи

Общие принципы работы

Передающая часть линии акустической связи

Источник питания и звуковой усилитель

Панель управления

Плата просмотра данных

Генератор звуковой частоты

Приемная часть линии акустической связи

' Плата дешифрации•

Выходная плата данных

Глава 13. Обзор системы Бастер II

Режимы -работы

Местная панель ручного управления ' Режимы остановки

Нормальный режим свободного движения

Режимы местного управления

Режимы дистанционного управления

Некоторые простые дополнения к системе Бастер II Бастер-ищейка Запоминающее устройство на магнитной ленте

Глава 14. Блок слежения

Работа блока слежения

Принцип работы

Плата управления слежением

Плата шифратора

Сборка и настройка блока слежения

Глава 15. Блок «голод»

Основные принципы работы блока

Общий принцип действия

Плата обнаружения цели

Гнездо

Акустический приемник и управление лампой-вспышкой ...

Замечания по установке и проверке

Глава 16. Движение вдоль линии и реакция следования

Общие принципы работы

Входные сигналы блоков движения вдоль линии и реакции следования -

Плата выбора режима слежения Замечания по изготовлению и установке Предметный указатель

Уважаемый читатель}

Ваши замечания о содержании книги, ее оформлении, качестве перевода и другие просим присылать по адресу: 129820, Москва, И-110, ГСП, 1-Рижский пер., 2, издательство《Мир».

BUILD YOUR OWN WORKING ROBOT by David L. Heiserman TAB BOOKS

Blue Ridge Summit, Pa. 17214 1978

Перевод с английского

Д-ра мед. наук В. С. Гурфинкеля

Издательство /Мир/Москва 1979

Книга продолжает серию книг по техническому творчеству, начатую издательством в (978 г. выпуском книги П. Эль- штейна «Конструктору моделей ракет》.В ней рассмотрен круг вопросов, относящихся к разработке последовательно усложняющейся модели подвижного робота. Введение каждой новой функции робота начинается с теоретического описания. Затем приводится соответствующая блок-схема, рассчитанная на применение стандартных элементов, н даются рекомендации по реализации электронных схем. Проектирование и конструирование функционирующего робота — хорошая школа освоения достижений науки и техники.

Рассчитана на читателей, увлекающихся самодеятельным техническим творчеством.

Редакция литературы по новой технике

2404000000

30501—175

Л 041(01)-79

175—79

Copyright ©1976 by TAB BOOKS

© Перевод на русский 兄зык* «Мир», 1979