[Darmok 1]

Разрабатываю мышь с последовательным интерфейсом и оптическим датчиком. Мышь предназначена для использования с древними компьютерами (хобби). В данном варианте мыши будет встроен контроллер от клавиатуры для эмуляции нажатий клавиш UP и DOWN или, на выбор, PGUP и PGDOWN вращением колеса мыши, что позволяет использовать скроллинг в DOS браузерах. Кроме того, будут использованы дополнительные боковые кнопки, также вызывающие нажатия клавиш для удобства в старых DOS играх и еще некоторые возможности. Мышь подключается как к COM порту, так и к PS/2 порту клавиатуры.

Я не хочу использовать программируемые контроллеры в моем решении, так как не умею их готовить. Я использую корпус от готовой мыши поэтому размер платы предопределен. В связи с этим мне приходится минимизировать число используемых деталей. В данной разработке я столкнулся со сложность аппаратной реализации энкодера колеса мыши. Мне удалось создать схему с нужными свойствами, однако пришлось использовать три микросхемы и 12 пассивных компонентов. Вместе с остальной логикой все это с трудом удалось разместить на плате мыши, но получилось довольно коряво.

Поэтому я решил обратится к сообществу экспертов с просьбой помочь мне найти вариант реализации энкодера с меньшим количеством деталей. Больше всего места на плате занимают ИС в дип корпусах, однако при домашнем изготовлении печатных плат использование смд корпусов у меня занимает еще больше площади из-за множества межсторонних переходов.

На чертеже я привел свой вариант решения и диаграмму логики работы механического энкодера, используемого в мышах. Требуется получать на двух выходах положительные импульсы длительностью 10-100 мили секунд, в зависимости от направления вращения колеса. Полярность и длительность импульсов диктуется логикой работы остальной части схемы с учетом ее минимизации. Нужно учесть, что колесо может быть остановлено в промежуточной позиции, а также что энкодер может давать дребезг не только в моменты замыкания, но и кратковременный при вращении.

[Plain 176]

Диаграмма и схема нерабочие, к тому же на схеме ничего оптического.

https://www.google.ru/search?q=quadrature+decoder+circuit&tbm=isch

[Darmok 1]

Диаграмма получена прямыми измерениями нескольких механических энкодеров, используемых в мышах. Все они работают одинаково и именно так, как указано на диаграмме. Неясно почему сделан вывод о ее неверности. Полагаю, что и утверждение о неработоспособности моей схемы тоже не верно (Вы пробовали ее симулировать?). Я имел ввиду оптический датчик (сенсор) движения мыши, а не оптический энкодер.

[Plain 176]

Здесь нечего симулировать, при первом же нажатии контакты заварятся, ну и дальше тоже работать нечему, по причине нарушения всего и вся.

[Darmok 1]

18 минут назад, Plain сказал:

Здесь нечего симулировать, при первом же нажатии контакты заварятся, ну и дальше тоже работать нечему, по причине нарушения всего и вся.

Хотя я и не указал на схеме, что используются КМОП ИС К561ТМ2 и К561ЛА7, полагая что это станет ясно после одного взгляда на нее специалистом, но на всякий (всякого) случай уточню. Пожалуйста обясните, почему заварятся контакты от тока 0,5 мА и в чем конкретно нарушение всего и вся, хотя бы один пример. Я устраню.

[firstvald 20]

может импульсы просто брать с одного датчика,  а вот направление определить рассыпной схемой. даже не рассыпной. а с каждого оптодатчика rc цепь и на конденсаторах смотреть операционником. даже без обратной связи. в зависимости кто был замкнут чуть раньше там будет больше или меньше (как схему сделать)

[Darmok 1]

7 минут назад, firstvald сказал:

может импульсы просто брать с одного датчика,  а вот направление определить рассыпной схемой. даже не рассыпной. а с каждого оптодатчика rc цепь и на конденсаторах смотреть операционником. даже без обратной связи. в зависимости кто был замкнут чуть раньше там будет больше или меньше (как схему сделать)

Я уже изготовил прототип задуманной мыши и уменя все заработало за исключением схемы энкодера построенной на одной ИС. Импульсы на выходе схемы появлялись только каждый второй "щелчок" колеса. Я ранее имел дело с китайским rotary encoder и по-наивности полагал что энкодер колеса мыши работает также. Оказалось что нет. Диаграмма его работы не такая же, хотя на первый взгляд и похожа.  Моя задача получить минимальную по компонентам схему, я бы хотел предложения с конкретным схемотехническим вариантом, если, конечно, это Вас не затруднит.

[rkit 3]

Минимально по компонентам - микроконтроллер.

[Plain 176]

1 час назад, Darmok сказал:

почему заварятся контакты от тока 0,5 мА

Контакты замыкают один керамический конденсатор на другой, сопротивления контактов и конденсаторов порядка 1 мОм, 5 В / 3 мОм = 1600 А, ну и заодно питание поделится пополам, вместо 5 В будет 2,5 В и вся схема тупо выключится.

[Darmok 1]

55 минут назад, Plain сказал:

Контакты замыкают один керамический конденсатор на другой, сопротивления контактов и конденсаторов порядка 1 мОм, 5 В / 3 мОм = 1600 А, ну и заодно питание поделится пополам, вместо 5 В будет 2,5 В и вся схема тупо выключится.

Нет тут никакого замыкания контактами одного конденсатора на другой. Контакты замыкают источник питания +5В на емкости в 100нФ. Стандартная схема подавления дребезга. Возможно величина емкости и избыточна, но я применяю такое решение много лет и никакие контакты не подгорают. Наоборот при слишком малом коммутируемом токе из-за окисления контактов возрастает переходное сопротивление, что может привести к сбоям в работе. Достаточный ток, протекающий через контакты разрушает окислы. Это называется "эффект самоочищения контактов". Что касается тока в 1600А, попробуйте посчитать энергию запасаемую конденсаторами и прикинте сможет ли она что-либо "заврить".

[Plain 176]

Если как минимум один силовой конденсатор питания любой цифровой схемы отсутствует, она гарантированно нерабочая.

[EdgeAligned 58]

Для справки: энергия, запасенная в конденсаторе, равна \(W = {{CU^2 } \over 2}\), ключевая буква тут - напряжение в квадрате. При указанных номиналах энергия разряда - 1,25 микроджоуля. Ну а если учесть ESR и индуктивность выводов, то все эти килоамперы стремительно снижаются.

 

Изменено 10 мая пользователем EdgeAligned

[Plain 176]

9 часов назад, EdgeAligned сказал:

Для справки

Это всё не секрет, как и то, что помимо энергии, сварку определяют теплопроводность, теплоёмкость и площадь, которые в данном случае никому не известные, а потому заведомо худшие, поэтому таки да, всё заварится с первого раза от пары 100 нФ 5 В.

[EdgeAligned 58]

После теории переходят к экспериментам - вот и попробуйте заварить. А я пока пойду заварю чаёк-с 🙂 

[jcxz 197]

19 часов назад, Darmok сказал:

Мышь подключается как к COM порту, так и к PS/2 порту клавиатуры.

Совершенно не понятно - куда автор собрался подавать свои выходные импульсы 10-100мсек? В какие именно линии COM-порта? Входных (в ПК) сигналов от COM-порта всего 4шт.: CTS, DSR, DCD, RI. Автору же нужно минимум 8 таких сигналов: 4шт. для импульсов перемещения + 2шт. - для колеса мыши + 2шт. - для минимум 2-х кнопок мыши.

А если добавить ещё и:

19 часов назад, Darmok сказал:

Кроме того, будут использованы дополнительные боковые кнопки

То получается ещё больше.

Или это будет возложено на некий "контроллер клавиатуры", с нормальным UART-выходом (TXD)?

Это уже не говоря о том, что макс. частота импульсов перемещения = 50 или 100(?) Гц - маловата для нормальной работы с мышкой. Тем более - для игр (о которых пишет ТС).

И не говоря о сомнительном решении с постоянным замыканием 5V-питания на 4шт. 100нФ ёмкости. Сколько протянут контакты замыкающиеся в таком режиме постоянно с частотой 50Гц? - большой вопрос. Ещё и источник этого 5V-питания - TXD(от ПК), RTS, DTR - маломощный. Но должен выдерживать эти импульсные токи замыкания 200нФ (или 400нФ?) на GND без просадок. И одновременно должен питать и всю схему и 5 выходных сигналов COM-порта.

И с дребезгом борятся совсем не так.

 

PS: Самое правильное решение тут - выкинуть весь этот колхоз (вместе с контроллером клавиатуры) и заменить его на простейший микроконтроллер с UART.