народный проект
© Георгий Новиков, г. Серпухов, 1994 г.
Прочитал в гх-РЕВЮ-94 № 2 (стр. 9) статью "Народный проект" и решил написать вам о своей разработке, над которой я работал год назад, когда решал проблему простого дистанционного управления радиоэлектронной аппаратуры. Эта система, хотя она и не лишена недостатков, прошла довольно успешную проверку при установке ее на магнитофон. Правда, из-за конструктивных особенностей устройства, управление удаленными объектами затруднено, но в данном случае это и не требуется.
Созданную на этом принципе клавиатуру следовало бы скорее всего назвать "световой клавиатурой". Суть метода заключается в том, что на голове человека (оператора) закрепляется приемо-передающая установка (впрочем, "установка" - может быть, громко сказано). Она состоит из стереотелефонов, микрофона и светового излучателя.
Световой излучатель представляет собой простой фонарь, излучающий как можно более сфокусированный и малорасходящийся луч (рис.1).
тубус
-7 лин>а
ir
узким малораскцдящиися луч света
фокусное расстояние
Рис. 1
Наушники могут быть использованы для приема стереосигнала от музыкального сопроцессора. Общий вид приемо-передающей установки приведен на рис.2.
1 - стереотелефоны
2 - микрофон
3 - светоизлучатель
4- возможное положение светоизлучателя Рис. 2
Сама клавиатура представляет собой коробку размером не более стандартной клавиатуры "Спектрума" с отверстиями вместо клавиш (рис.3).
4 3 2 1 _ -
mm
OS
1 Корпус клавиатуры
2 Отверстие
3 Условные границы клавиши
4 Указательные надписи
Рис. 3
Приемо-передающая установка соединяется с клавиатурой пятью проводами:
1. Общий провод (земля).
2. Питание светоизлучателя (+5В).
3. Выход микрофона.
4. Левый наушник.
5. Правый наушник.
Кстати, если отказаться от стереотелефонов, а микрофон разместить непосредственно в корпусе клавиатуры, то при питании светового излучателя от батареек или аккумулятора, можно вообще обойтись без соединительных проводов.
Рассмотрим конструкцию отдельной клавиши. Её "сердцем" является светочувствительный элемент (фоторезистор), устанавливаемый в отверстие в клавиатуре (рис.4).
1 - лицевая панель 'клавиатуры"
2 - условные границы клавиши
3 - опознавательные надписи 4- отверстие
5 - тубус, предохраняющий светочуствительный элемент от внешней засветки
6 - светочуствительный элемент (фоторегистор, фотодиод, фототранзистор)
7 - поток вредной 'Засветки"
8 - поток "Ъюлезного" излучения от светоизлучателя
Рис. 4
Условные границы клавишей и опознавательные знаки лучше всего нарисовать флуоресцентной краской.
Итак, мы имеем следующее:
расстояние от глаз оператора до клавиатуры
- угол поворота головы, необходимый для сканирования всей клавиатуры
_ регулировочный угол наклона светового луча, необходимый для того, чтобы освещенная точка находилась напротив глаз оператора
Рис. 5
Рассмотрим, как работает эта система. Оператор незначительным поворотом головы или всего туловища (так как угол поворота сканирования Y весьма мал, в принципе, он зависит от h) наводит световой луч на нужную клавишу (то есть на нужное отверстие) и произносит в микрофон любой звук. Клавиша срабатывает по логическому условию "И": контакт будет только тогда, когда данный светочувствительный элемент засвечен световым лучом, а в микрофон в это же время произнесен любой звук. Это можно реализовать таким образом: светочувствительные элементы запускают электронные реле, а сигнал с микрофона подает питание на все эти реле. Проиллюстрирую все это на простейшей электрической схеме. Замечу только, что она является самой простейшей, и хотя, в принципе, схема вполне работоспособна, использование ее крайне нерационально. При разработке окончательной электрической схемы, по моему мнению, в качестве реле можно было бы использовать полупроводниковые электронные ключи.
Сигнал с микрофона включает все реле, а световой луч от излучателя, расположенного на голове оператора, коммутирует строго определенное реле и таким образом имитирует нажатие клавиши.
Остается открытым вопрос, как имитировать нажатие двух клавиш? Конечно можно, как советовали в РЕВЮ вынести на клавиатуру дополнительные клавиши типа DELETE, EXT. MODE и др., но много вариантов есть и с символами (SYMBOL. SHIFT + клавиша).
Можно пойти по следующему пути. Для этого к фотореле, коммутирующим клавиши SYMB. SHIFT и CAPS SHIFT присоединяем простейшее реле времени, которое задержит размыкание контактов на несколько секунд (желательно это время сделать регулируемым). В результате чего у оператора появится возможность за время задержки "нажать" еще одну клавишу. Пример. Оператор наводит луч на клавишу SYMB. SHIFT и в микрофон произносит слово, затем в течение нескольких секунд наводит луч на клавишу "А" и еще раз произносит слово - в результате в компьютер пойдет команда STOP.
Следует отметить, что эта конструкция не очень хорошо ведет себя в качестве джойстика при использовании в динамических играх, так как внимание раздваивается между экраном и клавиатурой. Может быть, кто-нибудь обойдет это препятствие?
Есть еще вопрос, а если человек не может двигать головой? Но нельзя в одной конструкции объять необъятное. Я рассмотрел только одно направление. Возможно, кто-то сможет найти более удобное и более простое решение, я буду этому только рад.
И еще. Эту "световую" клавиатуру легко перевести на режим, аналогичный описанному в РЕВЮ. Для этого в клавиатуре около светочувствительного элемента устанавливаем источник света (лампочку):
Условная граница клавиши
Отверстие
Светочувствительный элемент
Рис. 7
С помощью простейшего генератора обеспечиваем режим "бегущего огня", то есть выполним сканирование клавиатуры. При зажигании лампочки на нужной клавише в микрофон произносим слово. Кстати, сканирование клавиатуры я бы организовал следующим образом. 1. Верхний ряд сканируется непрерывно:
0000*0000
2. По достижении нужного столбца в микрофон произносится любой звук и система автоматически (что не так трудно сделать) начинает сканировать выбранный столбец.
о |
3. Сканирование столбца происходит, скажем, два раза.
4. Если за это время в микрофон не произнесено ничего, система автоматически переходит к пункту 1. Если при подсветке нужной клавиши в микрофон произносится звук, то в компьютер поступит код этой клавиши и система возвращается к пункту 1.
Правда при переходе на этот способ резко снижается продуктивность работы, но зато исключается любое движение тела оператора. То есть система может работать полностью при помощи голосового управления. Правда, скорость ввода очень мала, а управление динамическими играми практически невозможно, зато допускается полная неподвижность оператора. Этой системой может управлять даже человек с поврежденными голосовыми связками, если он не может произносить отдельные слова - микрофон будет реагировать на любой звук. Если же человек может
шевелить хотя бы одной рукой, то микрофон можно заменить простой кнопкой.
* * *
