操纵杆模拟接口电路

接线图 2024年01月26日 10:50 208 admin

    这是操纵杆模拟接口的页面。尽管这些接口是为与 4QD 的控制器一起使用而开发的，但它们还有很多其他用途。同样由于开发历史，我们为这些接口提供了印刷电路板（完全填充和测试）或裸板）。
    所有4QD 的电机控制器都需要一个速度输入（通常为 0-4 伏）和一个单独的方向输入，因此这就是这些接口所提供的。提供了电路，但由于其中一些非常大，因此作为链接而不是嵌入式 GIF。索引允许您直接跳转到相应的部分。
    单轴接口
    单轴接口：子版本
    双轴接口：原始和差版本
    双通道接口 - DCI-111
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    单轴接口
    第一个界面是单轴控制类型，通常称为“Wig-Wag”：中心关闭，向前移动输入罐向前移动，向后移动向后移动。

操纵杆模拟接口电路第1张

    电路：gifs/jsi.gif
    由于此电路也用于所有其他版本的接口，因此我将详细说明其操作。该控制器旨在与使用 9v 内部电源的 4QD 的 NCC 或 Pro-120 系列控制器一起使用，因此电路由此供电。然而，电源电压并不重要。
    左边是 10K 电位器，每条腿串联一个 10K，因此将电位器从最大值摆动到最小值将使抽头从 3v 摆动到 6v。中心位置将为 4.5v，摆幅为 ±1.5v。R3 和 R12 通常是安装的，但在 4QD 的电路板上，可以安装 R10 和 R2 来代替电位器的动作。
    R1 和预设是可选的，用于将输入居中。然而，这始终最好通过机械调整来完成，以便机械中心和真正的电气中心重合。这些组件还意味着，如果连接到输入电位器的雨刷线断开，电路不会全速运行，而是保持在零（中心）。
    使用的 IC 是一个四运算放大器，例如 LM324。第一级只是缓冲电位器刮水器。所以我们在引脚 7 上获得 4.5v ±1.5v。这被馈送到芯片的第二和第三部分，形成精密整流电路。要理解这一点，只需考虑用作普通二极管的 PNP 晶体管的基极-发射极结。
    IC 的引脚 10 通过 R14 和 R15 偏置在 4.5 伏（零点）。如果引脚 7 高于此值，引脚 8 将降至 4.5v 以下，晶体管二极管将反向偏置，因此您可以忽略 IC 的引脚 8/9/10 部分的正向摆动。
    引脚 7 通过 R5 馈送到 IC 的引脚 12，这是一个单位增益跟随器 - 因此正输入摆动（高于中心点）被跟随到引脚 14。
    负摆动导致引脚 8 的正偏移，因此晶体管二极管立即导通，引脚 8 通过二极管耦合到引脚 12，这是单位增益，然后是引脚 14。因此引脚 14 是（下面的一个二极管）引脚 8 . 8/9/10 部分现在变成一个单位增益反相放大器，增益由R4 和反馈电阻R10 决定。因此，对于负摆动，偏移会在引脚 14 处反映为正偏移。
    因此，引脚 14 对于输入的负漂移变为中心点的正向，对于输入的正漂移也变为正向，两者都具有整体单位增益，因此它提供了整流作用。又名“绝对值放大器”或“精密整流器”。
    现在这是狡猾的一点（据我所知这是作者原创的）：当晶体管的基极发射极二极管正向偏置时，电流也可以从引脚 8 流出，通过现在导通的晶体管并通过 R13 进入方向输出晶体管的基极。因此，第二个晶体管在正偏移时关闭，在负偏移时打开。这提供了一个方向指示输出，只有很少的额外组件！
    芯片的最后一部分是电平转换器：引脚 2 是分压器 R6 到正极，R7 到 2 个 10K 电阻器 R8 和 R9 的连接点。引脚 3 位于半轨（用于零偏移）。因此 R8 和 R9 的连接点必须为 0v 才能实现零偏移。
    实际上，由于 R8 和 R9 的并联值为 5K，有效的底端电阻为 105K，因此电路将略低于零。它不能——但效果将是引入一个 5% 的小“死区”，因为挥杆必须移动 5% 才能使该点正好为零。它还略微改变了增益计算。
    在这个 5% 点，IC 开始工作并根据需要升高引脚 1，以保持引脚 2 与引脚 3 处于相同电位。对于 1.5v 摆动，R8/R9 结点必须上升 3v：如果引脚 3上升 1.5v，引脚 2 必须跟随它，因此通过 R6 的电流必须减少。为了平衡它，通过 R6 的电流必须全部流过 R7，因此引脚 2 的 1.5v 上升必须导致 R8 上升 3v。
    对于 R8 的电压 ro 上升到 3v，引脚 1 必须上升 6v - 所以我们在这里有 4 倍的增益，由 R8 和 R9 设置。
    这两个连接器是 6 路连接器，设计用于与 4QD 的 NCC 系列控制器配合，以及用于为 NCC 的点火电路供电的 3 路连接器。
    该电路的 4QD 组件布局的 65K GIF， 4QD 可以提供如下：
    一个完整的操纵杆组件，包括如图所示的现成构建和测试板，以及一个已安装在板上的 50 度电位器（订购代码POT-050 ）。订购代码JSA-002。
    组装和测试板，无电位器和安装硬件。订购代码JSB-001。
    裸电路板。订购代码 PCB-JSI。
    另见操纵杆接口
    单轴接口：子版本
    这是单轴接口的另一个版本，它不是安装在锅上，而是安装在 NCC 系列控制器上。这使得它对大多数浏览器的用处可能较少，但可能感兴趣的是添加结束停止的方式。存在一个额外的三针连接器。如果电压施加到引脚 3（通过行程限位开关），则反向晶体管导通（方向为。如果电压施加到引脚 2，则反向晶体管关闭。NCC 系列控制器是双-斜坡，所以如果在电机通电时改变方向，控制器将斜坡下降，停止然后以相反的方向启动。因此，引脚 2 必须是在正向激活的终点停止，引脚 3 是反向止动器。
    子版本22K GIF 的电路。
    另请参阅Joystick Interfaces以获取界面图。
    双轴接口：和差版本
    由于这是一个电路档案，许多读者会对电路感兴趣，因此保留了以下部分（指的是第 1 期 DXI），尽管电路已针对较新的 DCI-111 进行了一些更改 - 此电路的电路稍后跟进。
    这是一个双轴版本，与标准电阻式（或非接触式、感应式）操纵杆一起使用，以驱动两个控制器，每个控制器运行一个单独的电机。向前和向后移动操纵杆会同等影响每个电机的直线运动。从一侧移动到另一侧会加速一个电机并降低另一个电机的速度，从而允许通过差速控制进行车辆转向。这些接口的电路非常大，所以如果您想下载它们，请单击链接。
    本说明参考双轴和差板电路，46K GIF。您应该立即注意到右手端由复制的单轴电路组成。该电路的工作原理如前所述，不再赘述。
    电源是一个为 9v1 齐纳二极管供电的电流源（右上角）：源电流约为 50mA：远远超过该电路所需的电流，因此有足够的备用电流为感应操纵杆供电。如果您不使用其中之一，您应该能够使用 33R 而不是当前源中显示的 15R。电源部分还包括一个 LM324 IC 的备用四分之一，用于导出中心参考电压（IC4 的引脚 5、6、7），显示为 1/2V。
    IC2 是一个“超出限制”的窗口检测器。它是一个测量操纵杆输入的 LM339。摇杆上的正常摆幅为 ±1v。此检测阈值超过 ±1.5v 的摆动 - 只有在操纵杆出现故障或电线断路或短路时才会发生。在这种情况下，晶体管导通并且 F 点短路至 0v：这将禁用两个 NCC 系列控制器。
    只剩下 IC1 需要考虑。第 1、2、3 和 12、13、14 部分都是单位增益非反相跟随器，它们都将跟随公共“速度”输入。另外两个部分设置为跟随转向输入，一个增益为 +1，另一个增益为 -1。这些馈入速度跟随器的引脚 3 和 12 以产生不同的效果。
    对于显示的值，所有通道上的增益都是统一的。这对于机器人来说很好，可以快速“就地”操纵，但对于无效的轮椅，转向太凶猛了。对于这种用途，必须降低差分通道的增益以减少影响。这可以通过增加差分运算放大器的引脚 7 和 8 标记的两个 100K 电阻器的值来轻松完成。
    不幸的是（在大多数模拟电路中）改变一个值会产生副作用：增加这些电阻以减少转向会增加公共（速度）增益，因此可能需要改变输出级的增益以进行补偿！
    该电路在输入端显示为电阻电位器。它们在 9v 电源轨上运行，因此在静止状态下，中心电压将为 4.5v。接口需要 ±1v 才能全摆动，这将对应于电位器行程的 1/9，即标准电位器的 ±30°。这个角度可以通过安装终端电阻来增加。
    双独立板双轴电路显示变化，59K GIF。
    另请参阅Joystick Interfaces以获取界面图。
    双通道接口 - DCI-111
    这实际上是早期董事会的第 2 期。下载 DCI-111 的电路图(58kB PNG)。因此，描述将参考早期版本。
    在 DCI-111 的输入端有两个斜坡，每个轴一个。这些提供对称斜坡（+ve 和 -ve），因为这似乎适合大多数使用 DCI-111 的机器。将斜坡放在输入端可以减少设置，因为一个设置对两个通道的影响相同。
    斜坡是积分器 - 100n（或 470n）是积分电容器 - 在直流时具有整体单位增益，因此它们提供受控的转换率。
    IC1 (12,13,14) 和 IC1 (1,2,3) 都遵循“速度”通道。IC1 (5,6,7) 跟随转向通道，其输出被 IC1 (8,9,10) 反转。然而，这种镜像是通过pinstrip header 进行的，因此如果引脚按照右侧灰色链接所示进行链接，IC1 (8,9,10) 只会提供一个镜像。否则，引脚 8 位于电源轨的一半。
    当引脚处于该位置时，IC1 (1,2,3) 的输出被馈送到一个通道，转向信号及其镜像混合以提供差动转向。
    针脚位于右侧灰色位置时，顶部通道独立于“转向”输入进行馈送，并且没有混音。然而，IC1 (5,6,7) 仍受混合控制的影响，这只会改变增益。所以他的混音控制应该居中以保持两个通道的平衡。