Küllap on kõik "vanad" arvutikasutajad mitmeid kordi seisnud dilemma ees, mida teha oma vana arvutiga, kui palju sellest säästa, kui palju minema visata või edasi müüa. Viimasega on valdavalt raskusi, sest Moore'i reegli järgi suureneb arvutite jõudlus iga poolteise aastaga kaks korda. See suhe on pöördvõrdeline hinnaga, nii et umbes viie aastaga langeb enamiku komponentide väärtus 10 korda. Õnneks on ühes arvutisüsteemis palju detaile ning mitte kõik ei vanane sedavõrd kiiresti - näiteks 3,5'' (1,44 MB) flopiseadmed on elanud ja ilmselt elavad üle veel mitu emaplaati.

Kuigi leidlik inimene leiab tänapäeval rakendust ka kümneaastasele tervikarvutile, tuleb antud artiklis siiski juttu vaid ühest komponendist, mille valdav osa arvutikasutajaid on nukralt prahisahtlisse tolmu koguma pistnud - need on 5'' flopiseadmed. Võimalik, et veel täiesti töökorras, aga lihtsalt nende aeg on ümber nagu vinüülplaadimängijatelgi. Ka 3,5'' flopiseadmete tulevik on enam kui tume, neid päästab vaid odavus ja tohutu levik, sest - senist status quod murendamas ning turgu haaramas on sadu kordi suurema andmemahuga kiired flopiseadmed (Iomega ZIP, LS120, Sony HiFD jt.). Uued tegijad on tõsised konkurendid, kes kõik sihivad kogu PC-de turgu, kuni aga tarbija pole huvitatud sõjatandrile sattumisest, elavad 3,5'' seadmed veel hästi.

Edasi tuleb juttu sellest, mida annab flopiseadmest päästa ja mida päästetuga peale hakata. Eriharidust elektroonikas ja/või arvutitehnikas pole järgneva mõistmiseks vaja, kuid elementaarteadmised riistvara poolelt kuluvad ära.

FLOPISEADME LAHKAMINE

Vanade flopiseadmete kasutamise üle on pead vaevatud mujalgi ning, nagu kombeks, jõuavad väärt kogemused internetti.

Ausalt öeldes, ega palju taaskasutamist väärivat flopiseadmetest ei leia, kuigi insenerimõtte imetlemiseks on põhjust küll. Kõige ahvatlevam tükk on ikkagi lugemispeade liigutamiseks mõeldud samm-mootor, mille uuele elule äratamine on väljakutsuv ja tegutsemisrõõmu pakkuv ettevõtmine. Internetist on näha, et katsetajaid on nii vanu kui noori, õpilastest kuni ülikoolide professoriteni välja. Ka allakirjutanu ei loe end kompetentseks ei elektrimootorite ega robotitehnika alal, aga õnneks on samm-mootorid piisavalt tolerantsed ja kannatavad "torkimist" enam kui kaasaegne tippelektroonika.

Lisaks mootoritele leiab seadmest mitmeid täiesti kasutuskõlblikke positsiooniandureid (valgusdiood + fototransistor), samm-mootori juhtkiibi või darlington-transistoreid, toitepistiku... ja ongi vist kõik. Flopiketast keerutav mootor, milles rootor on paigal, staator aga pöörleb, pakub taaskasutamiseks palju vähem võimalusi, kuigi käimasaamine on võrratult lihtsam - tuleb leida vaid kaks õiget klemmi (neljast/viiest), pinge peale ja voil´!

Üle jääv metall võib küll harakat ligimeelitavalt läikida, kuid lihtsuse mõttes kuulutame selle siiski (taaskasutatavaks) vanarauaks ja keskendume enamlubavatele komponentidele.

SAMM-MOOTOR

Samm-mootori võlu seisneb tema täpses juhitavuses. Et igale vooluimpulsile reageerib rootor pöördega kindla nurga võrra, on samm-mootorid mudeli- ja robotiehitajate kindlad lemmikud. Flopiseadme mootor pole küll mingi imeasi, Robocop'i sellega ei tee, sest puudu jääb nii jõust kui ka kiirusest ja voolutarve on suur, kuid samm-printsiibi enda kasutamine võimaldab ehitada väga erinevaid ja efektseid mudeleid. Järgnevalt vaatlemegi samm-mootori juhtimiseks vajalikke ahelaid, juhtskeeme ja -programme, kõik ülejäänu jäägu ettekujutuse ja loova mõtlemise teha.

Niisiis, kogu programmi läbiviimiseks peavad meil olema järgmised vahendid ja seadmed:

1. demonteeritud 5'' flopiseade
2. multimeeter (volt- ja oommeeter)
3. jootekolb ja jootevahendid
4. montaaûijuhtmeid, prototüüpimisplaat
5. PC-printeri 25-kontaktiline pistik
6. toiteplokk 12 V, 1 - 2 A, katsetusteks väga soovitavalt elektroonse ülevoolukaitsega.

Flopiseadme tüüpiline samm-mootor on praktiliselt kuubikujuline ja sõltuvalt valmistajast viie või kuue ühendusjuhtmega (unipolaarne juhtimisskeem). Haruldasem, neljajuhtmeline mootor viitab bipolaarsele skeemile, mis on märksa tülikam, nõudes enam komponente ja ettevaatust juhtskeemi pingestamisel (lühiseoht).

Juhtmete funktsiooni määramiseks on soovitav kasutada oommeetrit (mähise takistus sõltub mudelist, tüüpiliselt on see 75 W). Kuigi juhtmed on tavaliselt eri värvi, on need värvid eri tootjatel erinevas tähenduses ja kindluse mõttes tuleb kõik endal multimeetri abil ära määrata. Viiejuhtmelise skeemi korral on takistus üldjuhtmest kõikidesse teistesse juhtmetesse võrdselt 75 W. Kuuejuhtmelise ühen- duse korral tuleb leida mõlemad üldjuhtmed ja need kokku ühendada (joon. 2). Nüüd tuleks üldjuhe ühendada toiteallikaga (+12 V) ja ükshaaval mähiseid pingestades leida järjestus, mille korral mootor teeb iga uue ühendusega ühe sammu samas suunas. Kui kõik klapib, jääb üle ainult mootor juhtskeemiga ühendada.

ANDURID

Nagu öeldud, koosneb tüüpiline flopiseadme positsiooniandur valgusdioodist ja sellega paaris olevast fototransistorist. Multimeetri dioodikontrolli reûiimiga on lihtne leida üles valgusdiood, mis pärisuunas pingestades näitab pingelangu u' 1 V. Fototransistor on multimeetrile kõva pähkel, sest normaalolekus on transistor suletud ja takistus mõlemas suunas väga kõrge. Kui märgistus ja ühendusskeem midagi ei reeda, tuleb valgusdiood pingestada läbi takisti (vt. joonis) ja leida toitepingete polaarsus, mille korral multimeeter näitab voolu läbi transistori. Anduri tüüpiline ühendusskeem on toodud joonisel 3, arvatavasti leiab flopiseadme trükkplaadilt ka siintoodud väärtustele lähedased takistid.

JUHTSKEEM

Samm-mootor muutub tõeliselt huvitavaks alles siis, kui saame seda juhtida arvutiga. Kui tahame luua autonoomset mudelit, siis pärast katsetusperioodi lõppemist on lihtne programmeerida mingi mikrokontroller, näiteks PIC, täitma vajalikku ja siis juba testitud funktsiooni.

Kõige lihtsam on, kui flopiseadme trükkplaadilt leiab spetsiaalse kiibi samm-mootori mähiste tüürimiseks, vastavad kiibid on tähistatud ULN2003, PA2003, MC1413 või SN75468. Kõik need on 7-bitilised 500-mA koormusvooluga TTL-sisendiga n-p-n darlington-transistoriga ajurid, just sobivad 4-faasilise samm-mootori juhtimiseks. Printerites, kus vajatakse võimsamat samm-mootorit, võib esineda 4-bitiseid kuni 1,5-A koormusvooluga darlington-lüliteid ULN2068B vms.

Eriti kasulik on 8-bitiline ULN2803, mis võimaldab juhtida kaht neljafaasilist mootorit.

Loomulikult on toodud ühendusskeem vaid üks paljudest võimalikest, erinevaid lülitusi leiab Internetist. Paljude kiipide spetsifikatsioonide otsimisel on osutunud kasulikuks Farnelli koduleht.

Võib olla, et kasutada oleval flopiseadmel on mootori juhtimine lahendatud üksikutel (darlington-)transistoridel. Ega seegi palju tülikam ole, transistorid on samuti taaskasutatavad, lülituse koostamisel on vajalikud veel kaitsedioodid ja baasitakistid, mis on kõik flopiseadme trükkplaadilt taaskasutatavatena leitavad, vt. joonis.

Jääb veel üle ühendamine PC-printeri väratiga, mida vaatame järgmises peatükis.

PROGRAMMEERIMINE

Lühiartikkel ei saa hõlmata kõiki variante, mis seonduvad programmeerimisega, aga C või mõne muu keele kompilaatori olemasolul ei ole ka algajal raske 10-realist programmi koostada ja katsetada. Õnneks on palju näiteid ka Internetis, tuleb ainult otsida ja julgelt järgi teha.

Mida ja kuidas programmeerida, sõltub juba oskustest ja eesmärgist, oluline on vaid teada paralleelvärati olulisi registreid, mis on näha joonisel (D7,...,D0 - andmed (data), S7,...,S3 - olek (status) ja C3,...,C0 - juhtimine (control)). Olekubitid S7,...,S3 on sisendid, ülejäänud väljundid - programmeerimisel tuleb jälgida ka seda, et osa sisendsignaale on inverteeritud. Nagu näha, on paralleelvärati võimalused ahtad, aga suhteliselt lihtsalt teostatav kolme samm-mootori samaaegne juhtimine (3 x 4 väljundit) ja 5 sõltumatut signaali anduritelt on enam kui eksperimentaalseadme või -roboti jaoks vaja. Kogenum eksperimentaator suudab paralleelväratist multipleksimisega palju rohkem välja "pigistada", aga see nõuab ka märksa enam välist riistvara.

Enamik samm-mootorite juhtprogrammide näiteid on kirjutatud C või C++ keeles, aga vastava kompilaatori puudumisel sobib alustuseks ka Microsofti QBASIC, mis on igas Windows-masinas olemas. Järgnevad QBASIC käsud näitavad paralleelvärati registrite aadresse ja kahte põhilist pöörduskäsku, millest esimene kirjutab muutuja bits väärtuse andmeregistrisse ja teine loeb samasse olekuregistri seisu. Kõik ülejäänu on juba teie teha!

pdata = &H378
status = &H379
control = &H37A

OUT pdata, bits
bits = INP(status)

KOKKUVÕTE

Jääb üle soovida vaid julget pealehakkamist, et tehismaailm muutuks silmanähtavalt aktiivsemaks ja atraktiivsemaks! Muuseas, see on tõsine väljakutse - ülemaailmsetel mikrorobotite võistlustel on mägitud jalgpalli, maadeldud, vallutatud kindlustusi ja lahendatud muid enamal või vähemal määral tehisintellekti nõudvaid ülesandeid.

Võistlustingimused välistavad sageli simuleerimise, robotid peavad olema ja on füüsilised! Loomulikult on selliste ülesannete keerukus ja maht sadu kordi suurem artiklis kirjeldatud samm-mootorite jooksutamisest, nõudes sageli tervet entusiastide-spetsialistide võistkonda, aga millestki peab ju alustama ja "rauapoolt" tuleb kindlasti tunda. Et see on juba oleviku ala, näitas veenvalt Sony robotkoerte AIBO müügiedu.

Kalle Tammemäe
TTÜ arvutitehnika instituut