Когда пальцы слишком толстые...

(беспроводная клавиатура для навигатора eTrex Vista Cx)

При использовании GPS-навигатора GARMIN Etrex на велосипеде обнаруживаются некоторые неудобства. Главная проблема - затрудненное управление устройством во время движения. Туго нажимаются кнопки управления, особенно в перчатках.

Поэтому появилась идея сделать пульт дистанционного управления (ПДУ), который имеет крупные кнопки и расположен на руле в удобном месте.

Все дальнейшие рассуждения относятся к модели GARMIN Etrex Vista Cx. Вначале навигатор был разобран для того, чтобы выяснить возможность реализации данной идеи.

Рис.1. Вид на "внутренности" навигатора

Первое, что понравилось, в корпусе есть несколько кубических сантиметров свободного пространства.

Второе - прибор имеет внутренний преобразователь питания с выходным напряжением 3,2 В, причем преобразователь работает даже при выключенном навигаторе.

Кнопки, расположенные на боковых сторонах навигатора, на плате легко доступны. Хотелось добраться до джойстика, но не нашлось специального шестигранника для дальнейшей разборки. Решено было ограничиться дублированием только боковых кнопок. Исследование с помощью осциллографа показало, что кнопки имеют общую шину. Уровни напряжений на кнопках - от нуля до + 3 В.

На рис.1 цифрами обозначены точки на плате навигатора:

1 - кнопка Light;

2 - кнопка Page;

3 - Common Keyboard;

4 - кнопка Zoom Out;

5 - кнопка Zoom In;

6 - кнопка Search;

7 - + 3,2 В;

8 - Общий.

Дальше были рассмотрены варианты реализации ПДУ. Первый, самый простой вариант - установить в корпус навигатора 6-контактный разъем, например, гнездо от компьютерной клавиатуры и подключить к нему ПДУ, который содержит только кнопки. Вариант работоспособный, но уж больно "дубовый". Второй вариант - сделать беспроводной ПДУ. Подавляющее большинство ПДУ (аудио, ТВ, фотоаппаратов, кондиционеров и т.п.) реализовано на инфракрасных светодиодах-фотоприемниках и работают на расстоянии нескольких метров. Поскольку в данном случае такая дальность не нужна, был выбран индукционный способ связи.

Система дистанционного управления состоит из двух блоков: 1. Собственно ПДУ, крепящийся на руле велосипеда. 2. Приемник, встроенный в GPS-навигатор.

Описание ПДУ При конструировании ПДУ основными требованиями были возможность работы от источника 3 В и низкое энергопотребление. ПДУ собран на 3-х микросхемах серии К561 и одном транзисторе. Используется импульсно-кодовая модуляция.

Схема содержит задающий генератор DD1.1, DD1.2, шифратор DD2, узел управления DD3.1, DD3.2 и генератор высокой частоты (ГВЧ) VT1. Задающий генератор вырабатывает импульсы частотой около 100 Гц, частота определяется номиналами R1 и C1, цепочка R2 VD1 обеспечивает скважность импульсов, равную двум. Импульсы подаются на счетчик с дешифратором DD2, на выходах которого формируется "бегущая единица", которая опрашивает клавиатуру. Элементы DD3.3, DD3.4 создают стартовую паузу, равную двум тактам генератора. Для снижения энергопотребления узел управления DD3.1, DD3.2 блокирует работу ГВЧ в периоды, когда ни одна клавиша не нажата. На выходе DD1.3 формируется окончательная кодовая последовательность, в которой количество положительных импульсов соответствует номеру нажатой клавиши. При высоком уровне на выходе DD1.3 включается ГВЧ, работающий на частоте около 90 кГц. Катушка L1 имеет разомкнутый сердечник и создает вокруг себя магнитное поле достаточной напряженности на расстоянии нескольких сантиметров. Временные диаграммы работы ПДУ приведены на рисунке.

Энергопотребление при отжатых клавишах составляет 0,2 мА, при нажатии клавиши - 0,8 мА.

Внешний вид передатчика показан на рис.

Описание приемника Приемник встраивается в GPS-навигатор и питается от него. Приемник собран на 4-х микросхемах серии К564 и 3-х транзисторах.

Схема содержит приемную антенну L1, усилитель радиочастоты (УРЧ) VT1, VT2, детектор VD1, VD2, формирователь импульсов VT3, узел выделения кодовых импульсов DD1.1, DD1.2, счетчик импульсов DD2, регистр DD3 и мультиплексор DD4. Принятые антенной L1 сигналы усиливаются двухкаскадным УВЧ, детектируются диодами VD1, VD2, сглаживаются фильтром R6C4 и подаются на формирователь VT3. При наличии на входе приемника сигнала ВЧ на коллекторе VT3 устанавливается логический ноль.

На элементах DD1.1, DD1.2 собраны каскады, выделяющие из информационной последовательности тактовые импульсы и импульсы сброса соответственно. При отсутствии входного сигнала в течение двух тактов задающего генератора на выходе D1.2 формируется импульс сброса, устанавливающий счетчик DD2 в нулевое состояние. Этим же импульсом производится запись накопленной ранее в счетчике кодовой комбинации в регистр DD3. При появлении на коллекторе VT3 информационных импульсов на выходе DD1.1 вырабатываются положительные импульсы, которые подаются на счетный вход счетчика. На выходе DD1.2 импульсы отсутствуют, так как постоянная времени каскада DD1.2 в несколько раз больше, чем у DD1.1. Таким образом счетчик подсчитывает количество пачек высокочастотных колебаний.

После завершения информационной посылки наступает синхропауза, и срабатывает каскад DD1.2, который переписывает накопленную комбинацию в регистр DD3. Данные с выхода регистра подаются на мультиплексор DD4, который производит коммутацию входа Common Keyboard и соответствующего выхода.

Конструктивно приемник собран на двух макетных платах. Габариты плат соответствуют размеру свободного отсека в корпусе навигатора.

Рис.6. Внешний вид собранного приёмника

Прибор с установленным в него приёмником показан на рис.6.

Рис.6. Размещение приёмника в корпусе навигатора

Рис.7. Как все это выглядит на руле велосипеда

Март 2008 г.