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기존의 마우스는 자세보정과 벽 탐색을 위해 날개를 사용하는 날개 방식 2륜
마우스와 몸체에 직접 적외선 센서를 설치하여 정보를 얻는 광량방식 2륜마우스가
있으며 현재는 전체적인 크기를 줄여 속도를 향상시킬 수 있는 광량방식 2륜마우스가
대부분을 차지하고 있습니다.
구동을 위하여 사용하는 모터는 두가지가 있는데, 한가지는 스텝 모터이고 또하나는
DC모터입니다. 어떤 것을 사용하든 일장일단이 있겠지만... 크기를 줄이고 소비전류를
줄이기 위해 DC모터를 사용하였습니다. 원래 의도대로 크기가 작아진 것은 아니지만...
그래도 변함없이 직류모터를 선호하고 있습니다.
우리팀의 마우스는 국내에서는 아직 발표된 적이 없었던 새로운 형태의 마우스로서
2륜을 사용한 기존의 마우스보다 안정적인 고속주행을 실현하기 위하여 4개의 바퀴를
사용하였으며 실제 자동차에 장착되는 차동장치를 장착하여 구동바퀴의 미끄러짐을
방지하였습니다. 외국의 사례에서도 찾아볼 수 없는 몸체 중앙을 회전축으로 하여
조향하는 방법을 고안하여 적용하였습니다. 비록 제어가 쉽지 않겠지만요..
또한 국제 수준에 맞추기 위해 직진 가속, 스무스 턴, 양방향 주행, 대각주행이
가능하도록 하드웨어를 설계하였습니다. 좀더 안정적이어야 할텐데 ... 그렇게
안보이니 탈이죠
몸체 부품의 제작에 있어서도 1/1000의 가공 정밀도를 가진 NC밀링을 사용하였으므로
정밀도가 높고 상대오차의 불안을 최소로 하였습니다. 각 축의 회전부에는 모두
베어링을 삽입하였으므로 고속에서도 무리가 없습니다.
1. 기계부의 설계
각 기계 부품은 모두 알루미늄과 황동등을 가공하여 제작하였으며, 각 회전부에는
베어링을 삽입하여 고속의 떨림을 최소로 하였습니다. 또한 몸체를 중심으로
회전하므로 큰각의 회전시 바깥쪽 바퀴의 벌어짐으로 인한 차체의 전복을 예방하기
위해 서스펜션(자동차의 기울어짐에 대응하여 만든 장치)개념의 볼 서포터를 고안하여
장착하였습니다. 따라서 바깥쪽으로 전복되는 것을 밑에서 받침으로서 방지하는
것입니다. 후륜의 두 바퀴를 고정하고 있는 뒤쪽 몸체는 회전할 수 있도록 하여 약간의
돌출부가 있어도 부드럽게 타고 넘어갈 수 있도록 설계하였습니다. 앞쪽의 큰 바퀴에는
차동장치를 장착하여 내외측 바퀴의 회전수 차이를 보정하도록 하였습니다. 이외에도
여러 가지 각종 장치가 장착되었습니다.
2. 전자회로의 설계
회로의 설계는 우리과 교수님께서 해 주었고 PCB제작도 해 주었습니다. 물론 본인이
직접 설계하고 제작하진 않았으나 완성된 회로도를 보고 이해하는데 많은 시간을
소비하였습니다. 사용한 프로세서가 DSP칩이므로 고속의 연산이 가능하고 필요
기능들이 내장된 Embeded칩이므로 회로의 간소화가 가능하였습니다. 전체적인
기능으로는 광량방식의 벽센싱을 채택하였고, PWM신호로서 모터를 제어하며 인코더의
펄스는 칩에 내장된 캡춰장치를 이용하여 받아들입니다. 물론 PWM신호 기능도 내장되어
있으며 16개의 ADC채널이 있으므로 많은 도움이 된다.
1) 모터제어회로(이 칩은 12V이상이 되어야 작동합니다)
National semiconductor사의 LMD18201을 사용하였으며 PWM과 Enable의 두가지 신호로
제어합니다. 마이크로 프로세서로 전류감시 신호를 보내며 고온 감시 신호(detect over
temperature)도 프로세서로 전달합니다. PWM제어 형식은 Locked Anti-phase PWM제어를
사용합니다.
2) 클로즈 루프 제어와 벽 센싱을 위한 센서 회로(단순히 다이오드와 Tr에 연결될
저항만을 사용합니다)
- 벽 감지 센서 : ST-1KLA(포토 Tr)와 EL-1KL6(적외선 다이오드)을 한쌍으로
사용하였습니다. 감지거리를 높이기 위해 전압을 12V를 사용하므로 다이오드의 과열과
고전압에 의한 파열을 막기 위해 짧은 시간동안 켜고 끄는 것을 반복합니다. 받아진
수신 신호는 프로세서의 ADC장치입력으로 들어갑니다.
- 이동 거리 감지 센서(인코더) : 마우스의 이동거리를 감지하기 위해 사용되는
센서로서 125pulse/rev.의 양방향 인코더를 사용했습니다. 신호의 90도 위상차로
이동방향을 감지합니다. DSP프로세서에 내장된 인코더 펄스 캡춰장치에 의해 값이
타이머 카운터에 읽혀집니다.
3) TMS320F240 DSP칩의 성능과 사양
16비트칩으로서 뛰어난 계산기능과 다양한 사용 영역을 가진 칩입니다. 이 칩의
기능은 다음과 같습니다.
* 고성능 정적 CMOS기술입니다
* T320C2xLP의 기능을 포함합니다
- TMS320C25와 소스코드의 호환이 가능합니다
- TMS320C5x와 성능이 향상되어 호환됩니다
- 132핀의 사각형 모양의 플라스틱 팩키지 형태입니다
- 50nsec[20MIPS]의 명령 Cycle-time을 가지고 있습니다
* 표준 산업 온도에서는 어떤곳에서도 사용이 가능합니다
* 메모리
- 544워드 X 16Bits를 가지고 있고 RAM에서 Data/program의 Dual access가 가능합니다
- 16K 워드 X 16Bits의 EEPROM이 내장되어 있습니다
* Event Manager Module
- 12개의 PWM신호와 비교 채널을 가지고 있습니다
- 업과 업다운카운트가 가능한 여섯 개의 모드를 가진 일반목적의 타이머를 3개
가지고 있습니다
- deadband와 함께 3개의 16비트 완전 비교기를 포함합니다
- 3개의 심플 16비트 비교기
- 네 개의 갭춰 장치
* 10비트 AD컨버터 장치 두 개 포함
* 28개의 분할된 멀티플렉서 I/O 핀
* watchdog 타이머 장치(실시간 인터럽트)
* 직렬통신 인터페이스(SCI)
* 직렬주변장치 인터페이스(SPI)
* 여섯 개의 내부 인터럽트
* 저전력 사용을 위한 6단계의 전원 저하 모드
4) 그외의 PCB에 내장된 기능들
- -5V를 공급하기 위해 MAX660을 사용하였습니다.
- RS-232통신을 위해 MAX208을 사용하였고 RS-485통신을 위해 MAX491을 사용
- 데이터 출력을 위한 8비트, LCD출력을 위하여 8비트 출력을 가짐
- 마이크로 프로세서 전원칩으로 TLE4270S를 사용
- 적외선 다이오드의 On-Off를 위해 74HC123과 TPIC6595를 사용
5) 회로도
- 아직 파일을 준비하지 못했습니다. 조속히 올리도록 노력하겠습니다.
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