УСТРОЙСТВО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ОПТОМЕХАНИЧЕСКОЙ МЫШИ

Руководствуясь высказанным в предыдущем пункте замечаниям мы рассмотрим только словесное описание конструкции.
Начнем с того, что необходимо купить одну оптомеханическую мышь с разъемом для COM-порта. Мышь надо разобрать, отвернув шуруп крепления снизу. Далее нужно вынуть из мыши оптомеханические энкодеры вместе с дырчатыми колесиками. Для этого, так как конструкции плат у разных мышей отличаются друг от друга, придется самостоятельно изучить плату мыши, аккуратно зарисовав расположение дорожек на плате. Затем лобзиком выпилить те части платы, на которых расположены фото-элементы, и восстановить все нарушенные соединения, руководствуясь сделанными заранее зарисовками. При этом надо обеспечить, чтобы проводки к фото-элементам имели достаточную длину для их размещения вне корпуса мыши (20-25 см). Дырчатые колесики надо тоже вынуть из корпуса мыши, выпилив их лобзиком вместе с пластмассовыми стойками, в которых они крепятся. Далее выпиленные кусочки плат с фотоэлементами соединяются с дырчатыми колесиками так, как они располагались внутри мыши - и энкодеры готовы!
Корпус мыши надо снова закрутить шурупом, а проводки к энкодерам должны быть пропущены через нижнее отверстие, где раньше располагался шарик, катящийся по столу (это, естественно, надо сделать заранее). Лимбы оси склонений и часового угла могут являться хорошими поверхностями для передачи вращения осей к энкодерам. Если их нет, можно cамостоятельно их изготовить. Поверхность лимбов - гладкая металлическая, как и пластмассовая поверхность осей дырчатых колесиков. Внутри мыши шарик, который передавал вращение этим осям, был прорезиненным.
Поэтому логично передавать вращение от поверхности лимба к оси колесика также прорезиненным шкивом. Автор использовал для этого прорезиненные шкивы от старого катушечного магнитофона. Эти шкивы прижимались пружинами к лимбам, а к шкивам, в свою очередь, прижимались оси дырчатых колесиков энкодеров. Сам корпус мыши был укреплен на корпусе оси склонений телескопа.
Точность работы рассмотренного устройства зависит от качества сборки конструкции и выбора правильных натяжений для отсутствия проскальзываний. Диаметр лимбов на телескопе автора составила около 8.5 см, т.е. длина окружности около 27 см. Разрешение стандартной мыши 400 точек на дюйм, поэтому получается около 4250 точек (отсчетов) на один оборот. Таким образом, разрешение системы позиционирования составило около 5 угловых минут. Но точность работы, конечно, ниже. Она, в основном, ухудшается за счет неприятного свойства резины - сжиматься при смене направления вращения - при этом возникает некое подобие инерционности всей системы.

УСТРОЙСТВО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ОПТИЧЕСКИХ (ВИДЕО) МЫШЕЙ

Здесь потребуются две оптические мыши (в 2002 году они стоили около 500 рублей). Автор использовал мыши с логотипом "Logitech". Надо заметить, что на мышах могут быть разные названия, но на дне мыши и на внутренней плате чаще всего именно этот логотип. Правда, и здесь есть свои ньюансы: одна из мышей, использованная автором, работает несколько лучше другой. В отличие от предыдущего варианта переделки минимальны. Также надо разобрать мыши, отвернув снизу шуруп. Аккуратно, чтобы не повредить и не загрязнить оптические детали, вынуть плату и колесико "скроллинга" с прижимной пружинкой. В днище мыши спереди и сзади надо проделать отверстия для винтов, выломав, если будут мешать, пластмассовые перемычки. Автор использовал удлиненные винты от детского конструктора. Винты надо вставить в проделанные отверстия и зажать с обратной стороны гайкой, так чтобы они торчали вниз. затем надо аккуратно вставить комплектующие обратно в мышь и закрутить корпус. Результат этой работы показан на рис.2А. Оптические мыши работают не на любой поверхности. После долгих экспериментов автор пришел к выводу, что лучше всего специальный коврик
для оптических мышей (стоит около 150 рублей). Этот тип коврика ламинирован и содержит блестки. Его надо аккуратно разрезать на полоски и наклеить на лимбы телескопа. Длины коврика не хватает на полную длину окружности, но если места стыков сделать аккуратно, то это не помешает работе мышей. К тому же, лимбы можно так расположить, чтобы мыши не проходили над стыками в большинстве случаев.
Затем надо вырезать из картона шаблон для металлической пластины с прорезями для крепления винтов мыши, как показано на рис.2B. Конкретные размеры зависят от модели телескопа. Прорези должны обеспечивать возможность некоторой переориентации мышей для их точного размещения вдоль лимбов. Когда картонный шаблон будет подогнан по размерам на месте, надо изготовить его металлический вариант. Эта металлическая пластина крепится к корпусу оси склонений металлическими хомутами, которые продаются в автомагазинах для крепления выхлопных труб автомобиля. Затем мыши крепятся в прорезях пластины над соответствующими лимбами телескопа, как показано на рис.2C. Остается отрегулировать положение и высоту расположения мышей при помощи винтов и гаек. Используя показания энкодеров на правом поле звездного окна или специальные программы MSR1, MSR2 и MSR3, как описано в программной части настоящего руководства, надо добиться, чтобы при вращении осей телескопа менялась, по возможности, только одна координата мыши - этого добиваются их ориентацией в прорезях. Также необходима четкая работа, чтобы координата мыши возвращалась в исходное положение, когда ось телескопа возвращается в исходное положение. Этого добиваются регулировкой высоты
мыши над поверхностью лимба.

ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ TS.EXE (Telescope)

Разработчик программы

Программу разработал Хартиков Сергей (C) 2003 <hartikov@rambler.ru>
При создании программы частично использованы следующие источники:

- в модуле настройки телескопа по опорным звездам (CONV.PAS):
- "Sky and Telescope", February, 1989, pg. 194-196
- Mel Bartels, March 15, 1990
- Jonathan Rock, Feb 8, 1999

- в модулях расчета орбит планет (PLANPOS.PAS и др.):
- O.Montenbruck, T.Pfleger "ASTRONOMY ON THE PERSONAL COMPUTER"
<http://www.springer.de/phys/books/astropc/>

- в модуле поддержки USB-портов (USBIO.PAS):
- Dieter Pawelczak, 1998
<dieterp@bigfoot.de>
- PCI Local Bus Specification rev.2.1 <www.pci.org>
- PCI BIOS Specification rev.2.1
- Universal Host Controller Interface (UHCI) rev.1.1
(C) Intel Corp. <www.intel.com>

- транслятор Turbo Pascal 6.0 фирмы:
- Borland International Inc. (C) 1983,90

- библиотеки функций Turbo Professional фирм:
- TurboPower Software (C) 1987
- Sunny Hill Software (C) 1985, 1986

Программа свободно распространяется вместе с исходными текстами и может
модифицироваться с обязательной ссылкой на автора и все указанные источники.

Назначение программы

Программа отображает текущее направление телескопа на карте звездного неба на экране компьютера. Работает совместно с устройством позиционирования телескопа с энкодерами на основе компьютерных мышей и монтировке любого типа.
Используемые компьютерные мыши могут иметь интерфейс COM или USB. В случае, если используются USB-мыши, а ноутбук, на котором установлена программа TS.EXE не имеет USB-портов, может быть использован компьютер-контроллер,
состоящий из блока питания, материнской платы с USB-портами и загрузочного дисковода (на данный контроллер устанавливается программа LINKMSR.EXE). Замечания по изготовлению такого компьютера-контроллера приведены ниже.
Для карты звездного неба используются расчитанные орбиты Солнца, Луны, планет и файлы STARS.TXT и NGC.TXT, содержащие списки координат объектов в текстовом виде в "прозрачном" формате. Указанные списки можно изменять
и пополнять, следуя приведенным в данном описании инструкциям, задавая координаты объектов на любой выбранный момент времени (эпоху). Начальные списки были созданы ручным способом путем визуальной переписи данных
из диалоговых окон программы RedShift 3.0 по состоянию на 01.07.2001 (т.е. без нарушения авторских прав).

Среда разработки и операционная система

Транслятор Turbo Pascal 6.0 фирмы Borland International Inc. для операционной системы MS DOS. Программа разработана для использования в операционной системе MS DOS не ниже 5.0. При этом в качестве этой системы может использоваться DOS-режим операционных систем MS WINDOWS 95 и 98 (в режиме DOS 7.0 системы WINDOWS 95 и 98 работают до запуска оболочки WINDOWS - для этого в конце файла AUTOEXEC.BAT необходимо вставить строку вызова какой-либо DOS-оболочки, например, Norton Commander, Volcov Commander, Dos Navigator и т.д.) либо самой программы TS.EXE или LINKMSR.EXE.
Так как данная версия программы TS.EXE пока использует только DOS-память компьютера, то для увеличения объема доступной памяти лучше всего в файле CONFIG.SYS указать:

device = himem.sys
device = emm386.exe noems

и далее все драйвера загружать командами "devicehigh" (в CONFIG.SYS) и "lh" (в AUTOEXEC.BAT). При этом файлы himem.sys и emm386.exe надо поместить в корневой каталог из каталога WINDOWS\COMMAND.
Предупреждение о системах WINDOWS ME, XP, 2000: указанные системы не разрешают загружать режим "чистой DOS", и поэтому программа TS.EXE вряд ли будет работать удовлетворительно в режиме эмуляции DOS, так как WINDOWS "перехватит" прерывания COM и USB и помешает работе внутренних обработчиков прерываний.
Для работы программы требуется использование стандартного указателя (мыши, TrackBall, TrackPoint) с установленным стандартным DOS-драйвером, например, MOUSE.SYS или MOUSE.COM. Программа не запустится, пока не будет загружен такой драйвер.

Основные режимы программы

При загрузке на экране сразу появляется карта звездного неба, которая и является основным режимом работы программы. Нажатием кнопки ESC можно переходить в информационное окно, где отображаются некоторые параметры, а также список большинства "горячих" клавиш. Поэтому в дальнейшем будет излагаться только работа в звездном окне.

Звездное окно

Звездное окно содержит карту звездного неба. Начальная ориентация состоит в том, что Полюс Мира находится в центре, а вертикаль от Полюса Мира вниз соответствует прямому восхождению 0ч 0м 0с. Для смены ориентации используется координатный указатель (мышь, TrackBall, TrackPoint) и однократное нажатие на левую кнопку указателя. При этом указанное место карты станет центром нового обзора карты, причем направление на Полюс Мира всегда вертикально вверх - это очень удобно для телескопов на экваториальной монтировке: вращение по оси склонений всегда вверх-вниз, а по часовому углу - всегда влево-вправо.
Для перемещений карты можно использовать и стрелки на клавиатуре: центр обзора перемещается в указанном направлении с шагом 1/10 экрана. Для изменения масштаба используются клавиши +/= и -/_. Смена масштаба происходит с коэффициентом 1.25. Для установки нужного масштаба можно воспользоваться и клавишей Alt-K (изменить число в появившейся строке и нажать Enter). Для восстановления исходного масштаба надо нажать Home.

Программа может работать с тремя разрешениями экрана, если они поддерживаются видеоадаптерами:
- кнопка Alt-1 переводит экран в разрешение 640 x 480
- кнопка Alt-2 переводит экран в разрешение 800 x 600
- кнопка Alt-3 переводит экран в разрешение 1024 x 768

На карте отображаются следующие объекты:
- созвездия - линиями синего цвета,
- звезды, планеты, спутники планет, кометы, астероиды - точками желтого цвета,
- орбиты комет - пунктирными линиями красного цвета,
- объекты дальнего космоса (ngc) - точками бирюзового цвета,
- небесный экватор - окружностью ярко красного цвета,
- линия местного горизонта - окружностью ярко зеленого цвета.
- названия (имена) звезд, планет, спутников планет, комет, астероидов -
красным цветом,
- названия объектов дальнего космоса (ngc) - зеленым цветом,
- условные размеры объектов - окружностями соответствующего цвета.

На правом поле звездного окна отображаются текущий режим для вывода отдельных групп объектов с соответствующими кнопками для переключения этих режимов:
1 - Звезды, планеты, спутники планет, кометы, астероиды
2 - Созвездия
3 - Галактики
4 - Планетарные туманности
5 - Светящиеся туманности
6 - Скопления с туманностями
7 - Темные туманности
8 - Шаровые скопления
9 - Рассеянные скопления
0 - Прочие объекты (экватор и горизонт)

При нажатии на соответствующие цифровые клавиши режим отображения каждой группы объектов меняется последовательно:
- "имя" - точка объекта и наименование,
- "вид" - только точка объекта,
- "пусто" - ни точка ни наименование не отображаются.

При этом можно глобально запретить/разрешить отображение наименований сразу всех объектов кнопкой "N" (подписать/не подписывать). Кнопка "M" управляет тем, что выводится в качестве имени объекта:
- "имя" - наименование объекта,
- "зв.величина" - звездная величина объекта,
- "расстояние" - расстояние до объекта,
- "обозначение" - обозначение объекта (М1, NGC6521, Del_Lyr),
- "тип" - тип объекта,
- "угл.размер" - условный размер объекта.

Кнопкой "S" включается и выключается режим отображения условных размеров. Во включенном состоянии условные размеры объектов отображаются окружностью бирюзового цвета. Текущее состояние режима отображается в виде "S-размер-да" или "S-размер-нет".

Многие телескопы в окуляр демонстрируют небо в перевернутом виде. Для удобства соотнесения неба в окуляре и на карте имеется режим инвертирования карты. Он включается и выключается кнопкой "I". Текущее состояние этого режима отображается в виде "I-инверт-да" или "I-инверт-нет".

Ниже групп объектов на правом поле отображается дата и время для данной карты неба. Если после времени указано "систем", то время будет автоматически отслеживать ситемное время и дату компьютера. Для изменения даты и времени карты надо использовать кнопку Alt-T. А для отключения или включения отслеживания системного времени - Alt-S (задать 1 или 0).
Так как поясное/декретное время отличается от всемирного, то указанную разницу надо задавать при помощи Alt-L (задать число часов, которые добавляется к "GMT", например, при переходе на зимнее/летнее время).

Так как координаты объектов могут быть заданы на момент времени, существенно отличающийся от текущего времени измерений, то в программе предусмотрена поправка на прецессию и нутацию. Включение и выключение поправки производится кнопкой Alt-P. Надо иметь ввиду, что в настоящее время в программе не учитывается собственное движение звезд. Поэтому для некоторых (особенно близких звезд) с большим собственным движением (например, Арктур) за сто лет может "набежать" разница в несколько угловых минут.

При перемещении указателя (мышь, TrackBall, TrackPoint) в нижнем правом углу экрана отображаются азимут, высота (в горизонтальной системе координат) и прямое восхождение, склонение (в экваториальной системе координат) для точки неба, на которую направлен указатель.

Установка параметров места наблюдения

Как уже указывалось, поясное/декретное время задается добавкой к GMT при помощи кнопки Alt-L (можно указывать и дробное значение поправки). Местная широта задается кнопкой Shift-F5, долгота - Shift-F6, уровень горизонта - Shift-F7. Во всех случаях значения задаются в градусах с десятичной дробной частью, например 56.25 (т.е. 56 градусов с четвертью,
т.е. 56 градусов 15 минут).

далее >>