Πρόγραμμα οδήγησης αναλογικού ρολογιού: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Ακόμη και σε έναν ψηφιακό κόσμο, τα κλασικά αναλογικά ρολόγια έχουν ένα διαχρονικό στυλ που είναι εδώ για να μείνει. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν διπλό σιδηρόδρομο GreenPAK ™ CMIC για την υλοποίηση όλων των ενεργών ηλεκτρονικών λειτουργιών που απαιτούνται σε ένα αναλογικό ρολόι, συμπεριλαμβανομένου του οδηγού κινητήρα και του ταλαντωτή κρυστάλλων. Τα GreenPAK είναι μικροσκοπικές, μικροσκοπικές συσκευές που ταιριάζουν ακριβώς με έξυπνα ρολόγια. Ως μια εύκολη κατασκευή, απέκτησα ένα φθηνό ρολόι τοίχου, αφαίρεσα τον υπάρχοντα πίνακα και αντικατέστησα όλα τα ενεργά ηλεκτρονικά με μία συσκευή GreenPAK.

Μπορείτε να περάσετε από όλα τα βήματα για να καταλάβετε πώς το τσιπ GreenPAK έχει προγραμματιστεί για τον έλεγχο του προγράμματος οδήγησης του αναλογικού ρολογιού. Ωστόσο, εάν θέλετε απλά να δημιουργήσετε εύκολα το Analog Clock Motor Driver χωρίς να χρειάζεται να περάσετε από όλα τα εσωτερικά κυκλώματα, κατεβάστε το λογισμικό GreenPAK για να δείτε το ήδη ολοκληρωμένο Analog Clock Motor Driver GreenPAK Design File. Συνδέστε το GreenPAK Development Kit στον υπολογιστή σας και πατήστε "πρόγραμμα" για να δημιουργήσετε το προσαρμοσμένο IC για τον έλεγχο του προγράμματος οδήγησης του αναλογικού ρολογιού σας. Το επόμενο βήμα θα συζητήσει τη λογική που βρίσκεται μέσα στο αρχείο σχεδίασης του Αναλογικού ρολογιού μοτέρ GreenPAK για όσους ενδιαφέρονται να κατανοήσουν πώς λειτουργεί το κύκλωμα.

Βήμα 1: Ιστορικό: Stepper Motors τύπου Lavet

Ένα τυπικό αναλογικό ρολόι χρησιμοποιεί ένα βηματικό μοτέρ τύπου Lavet για να περιστρέψει το γρανάζι του μηχανισμού ρολογιού. Είναι ένας μονοφασικός κινητήρας που αποτελείται από έναν επίπεδο στάτη (στάσιμο μέρος του κινητήρα) με ένα επαγωγικό πηνίο τυλιγμένο γύρω από έναν βραχίονα. Μεταξύ των βραχιόνων του στάτορα βρίσκεται ο ρότορας (κινούμενο τμήμα του κινητήρα) ο οποίος αποτελείται από έναν κυκλικό μόνιμο μαγνήτη με ένα γρανάζι συνδεδεμένο στην κορυφή του. Το γρανάζι σε συνδυασμό με άλλα γρανάζια μετακινεί τους δείκτες του ρολογιού. Ο κινητήρας λειτουργεί εναλλάσσοντας την πολικότητα του ρεύματος στο πηνίο του στάτορα με μια παύση μεταξύ των αλλαγών πολικότητας. Κατά τη διάρκεια των παλμών ρεύματος, ο επαγόμενος μαγνητισμός τραβά τον κινητήρα για να ευθυγραμμίσει τους πόλους του ρότορα και του στάτη. Ενώ το ρεύμα είναι σβηστό, ο κινητήρας τραβιέται σε μία από τις δύο άλλες θέσεις με απρόθυμη δύναμη. Αυτές οι θέσεις ανάπαυσης απροθυμίας κατασκευάζονται από το σχεδιασμό μη ομοιομορφιών (εγκοπών) στο μεταλλικό περίβλημα του κινητήρα, έτσι ώστε ο κινητήρας να περιστρέφεται προς μία κατεύθυνση (βλέπε σχήμα 1).

Βήμα 2: Πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα

Ο συνημμένος σχεδιασμός χρησιμοποιεί ένα SLG46121V για να παράγει τις απαιτούμενες κυματομορφές ρεύματος μέσω του πηνίου στάτορα. Ξεχωριστές 2x έξοδοι push-pull στο IC (με σήμανση M1 και M2) συνδέονται σε κάθε άκρο του πηνίου και οδηγούν τους εναλλασσόμενους παλμούς. Είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε εξόδους push-pull για να λειτουργεί σωστά αυτή η συσκευή. Η κυματομορφή αποτελείται από έναν παλμό 10 ms κάθε δευτερόλεπτο, που εναλλάσσεται μεταξύ Μ1 και Μ2 με κάθε παλμό. Οι παλμοί δημιουργούνται με λίγα μόνο μπλοκ που οδηγούνται από ένα απλό κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλου 32,768 kHz. Το μπλοκ OSC έχει βολικά ενσωματωμένα διαχωριστικά για να κατανέμει το ρολόι των 32.768 kHz. Το CNT1 εξάγει έναν παλμό ρολογιού κάθε δευτερόλεπτο. Αυτός ο παλμός ενεργοποιεί ένα κύκλωμα μίας βολής 10 ms. Δύο LUT (με ετικέτα 1 και 2) αποπολυπλέκουν τον παλμό των 10 ms στις ακίδες εξόδου. Οι παλμοί μεταφέρονται στο Μ1 όταν η έξοδος DFF5 είναι υψηλή, Μ2 όταν είναι χαμηλή.

Βήμα 3: Ταλαντωτής κρυστάλλου

Ο κρυσταλλικός ταλαντωτής 32.768 kHz χρησιμοποιεί μόνο δύο μπλοκ ακίδων στο τσιπ. Το PIN12 (OSC_IN) έχει οριστεί ως ψηφιακή είσοδος χαμηλής τάσης (LVDI), η οποία έχει σχετικά χαμηλό ρεύμα μεταγωγής. Το σήμα από το PIN12 τροφοδοτείται στο OE του PIN10 (FEEDBACK_OUT). Το PIN10 έχει διαμορφωθεί ως έξοδος 3 καταστάσεων με είσοδο ενσύρματο στη γείωση, καθιστώντας το να λειτουργεί σαν έξοδος NMOS ανοιχτής αποστράγγισης. Αυτή η διαδρομή σήματος αντιστρέφεται φυσικά, οπότε δεν απαιτείται άλλο μπλοκ. Εξωτερικά, η έξοδος PIN 10 τραβιέται μέχρι VDD2 (PIN11) από αντίσταση 1MΩ (R4). Τόσο ο PIN10 όσο και ο PIN12 τροφοδοτούνται από τη ράγα VDD2, η οποία με τη σειρά της περιορίζει ρεύμα αντίσταση 1 MΩ σε VDD. Το R1 είναι μια αντίσταση ανάδρασης για την πόλωση του αντιστροφικού κυκλώματος και το R2 περιορίζει τη μονάδα εξόδου. Η προσθήκη του κρυστάλλου και των πυκνωτών ολοκληρώνει το κύκλωμα ταλαντωτή Pierce όπως φαίνεται στο σχήμα 3.

Βήμα 4: Αποτελέσματα

Το VDD τροφοδοτείται από μπαταρία νομίσματος λιθίου CR2032, η οποία συνήθως παρέχει 3,0 V (3,3 V όταν είναι φρέσκο). Η κυματομορφή εξόδου αποτελείται από εναλλασσόμενους παλμούς 10 ms όπως φαίνεται παρακάτω στο Σχήμα 4. Κατά μέσο όρο για ένα λεπτό, το μετρημένο ρεύμα ήταν περίπου 97 uA, συμπεριλαμβανομένης της κίνησης του κινητήρα. Χωρίς τον κινητήρα, η τρέχουσα έλξη ήταν 2,25 μA.

συμπέρασμα

Αυτή η σημείωση εφαρμογής παρέχει μια επίδειξη GreenPAK μιας πλήρους λύσης για την οδήγηση ενός αναλογικού βηματικού μοτέρ ρολογιού και μπορεί να αποτελέσει τη βάση για άλλες πιο εξειδικευμένες λύσεις. Αυτή η λύση χρησιμοποιεί μόνο ένα μέρος των πόρων του GreenPAK, το οποίο αφήνει το IC ανοιχτό σε πρόσθετες λειτουργίες που αφήνονται μόνο στη φαντασία σας.