Analogisen kellon moottorin ohjain: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Jopa digitaalisessa maailmassa klassisilla analogisilla kelloilla on ajaton tyyli, joka on täällä jäädäkseen. Voimme käyttää kaksikiskoista GreenPAK ™ CMIC: ää toteuttaaksemme kaikki analogisessa kellossa tarvittavat aktiiviset elektroniset toiminnot, mukaan lukien moottorin ohjain ja kideoskillaattori. GreenPAKit ovat edullisia, pieniä laitteita, jotka sopivat suoraan älykellojen kanssa. Helppo rakentaa esittelyksi hankin halvan seinäkellon, poistin olemassa olevan kortin ja korvasin kaiken aktiivisen elektroniikan yhdellä GreenPAK-laitteella.

Voit käydä läpi kaikki vaiheet ymmärtääksesi, miten GreenPAK -siru on ohjelmoitu ohjaamaan analogisen kellon moottoriajuria. Jos kuitenkin haluat vain luoda helposti analogisen kellon moottoriajurin ilman, että sinun tarvitsee käydä läpi kaikkia sisäpiirejä, lataa GreenPAK -ohjelmisto nähdäksesi jo valmistuneen analogisen kellon moottorin ohjaimen GreenPAK -suunnittelutiedoston. Liitä GreenPAK -kehityssarja tietokoneeseesi ja paina "ohjelma" luodaksesi mukautetun IC: n ohjaamaan analogisen kellon moottoriajuria. Seuraavassa vaiheessa keskustellaan logiikasta, joka on analogisen kellon moottorin ohjaimen GreenPAK -suunnittelutiedoston sisällä niille, jotka ovat kiinnostuneita ymmärtämään piirin toimintaa.

Vaihe 1: Tausta: Lavet -tyyppiset askelmoottorit

Tyypillinen analoginen kello käyttää Lavet -tyyppistä askelmoottoria kellomekanismin hammaspyörän kääntämiseen. Se on yksivaiheinen moottori, joka koostuu litteästä staattorista (moottorin kiinteä osa), jossa on induktiivinen käämi kääritty käsivarteen. Staattorin käsivarsien välissä on roottori (moottorin liikkuva osa), joka koostuu pyöreästä kestomagneetista, jonka yläosaan on kiinnitetty hammaspyörä. Hammaspyörä yhdessä muiden vaihteiden kanssa liikuttaa kellon osoittimia. Moottori toimii vaihtamalla staattorikäämin virran napaisuutta tauolla napaisuuden muutosten välillä. Virtapulssien aikana indusoitu magnetismi vetää moottoria kohdistamaan roottorin ja staattorin navat. Kun virta on pois päältä, moottori vedetään toiseen vastakkaiseen asentoon vastahakoisella voimalla. Nämä haluttomuuden lepoasennot on suunniteltu siten, että moottorin metallikotelossa on epätasaisuuksia (lovia) siten, että moottori pyörii yhteen suuntaan (katso kuva 1).

Vaihe 2: Moottorin ohjain

Oheinen malli käyttää SLG46121V: tä tarvittavien virran aaltomuotojen tuottamiseen staattorikäämin kautta. IC: n erilliset 2x push-pull -lähdöt (merkitty M1 ja M2) kytketään kelan kumpaankin päähän ja ohjaavat vuorottelevia pulsseja. On välttämätöntä käyttää push-pull-lähtöjä, jotta tämä laite toimisi oikein. Aaltomuoto koostuu 10 ms: n pulssista joka sekunti, vuorotellen M1: n ja M2: n välillä jokaisen pulssin kanssa. Pulssit luodaan vain muutamalla lohkolla yksinkertaisesta 32,768 kHz: n kideoskillaattoripiiristä. OSC -lohkossa on kätevästi sisäänrakennetut jakajat 32,768 kHz: n kellon jakamiseksi. CNT1 antaa kellopulssin joka sekunti. Tämä pulssi laukaisee 10 ms: n yhden laukauksen piirin. Kaksi LUT: ää (merkitty 1 ja 2) demultipleksoivat 10 ms: n pulssin ulostulonappeihin. Pulsseja välitetään M1: lle, kun DFF5 -lähtö on korkea, ja M2, kun matala.

Vaihe 3: Kristallioskillaattori

32,768 kHz: n kideoskillaattori käyttää vain kahta pin -lohkoa sirussa. PIN12 (OSC_IN) on asetettu pienjännitteiseksi digitaalituloksi (LVDI), jonka kytkentävirta on suhteellisen pieni. PIN12: n signaali syötetään PIN10: n OE: hen (FEEDBACK_OUT). PIN10 on määritetty 3-tilalähdöksi, jonka tulo on kytketty maahan, joten se toimii kuin avoimen tyhjennyksen NMOS-ulostulo. Tämä signaalireitti muuttuu luonnollisesti käänteiseksi, joten muita lohkoja ei tarvita. Ulkoisesti 1MΩ -vastus (R4) vetää PIN 10 -lähdön VDD2: een (PIN11). Sekä PIN10 että PIN12 saavat virtansa VDD2-kiskosta, joka puolestaan rajoittaa nykyisen 1 MΩ: n vastuksen VDD: hen. R1 on takaisinkytkentävastus invertoivan piirin esijännittämiseksi ja R2 rajoittaa lähtökäyttöä. Kristallin ja kondensaattoreiden lisääminen viimeistelee Pierce -oskillaattoripiirin kuvan 3 mukaisesti.

Vaihe 4: Tulokset

VDD sai virtansa CR2032 -litiumakkuakusta, joka yleensä antaa 3,0 V (3,3 V tuoreena). Lähtöaaltomuoto koostuu vuorottelevista 10 ms: n pulsseista, kuten alla on esitetty kuvassa 4. Keskimäärin minuutin aikana mitattu virranotto oli noin 97 uA moottorin käyttö mukaan lukien. Ilman moottoria virrankulutus oli 2,25 µA.

Johtopäätös

Tämä sovellushuomautus tarjoaa GreenPAK -esityksen täydellisestä ratkaisusta analogisen kellon askelmoottorin ajamiseen, ja se voi olla perusta muille erikoisratkaisuille. Tämä ratkaisu käyttää vain osan GreenPAK -resursseista, mikä jättää IC: n avoinna lisätoiminnoille, jotka jäävät vain mielikuvituksellesi.