Jak to zrobić: bezstykowy enkoder obrotowy: 3 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Niniejsza nota aplikacyjna opisuje sposób projektowania wysokiej niezawodności przełącznika obrotowego lub enkodera przy użyciu Dialog GreenPAK™. Ta konstrukcja przełącznika jest bezstykowa, a zatem ignoruje utlenianie i zużycie styków. Idealnie nadaje się do użytku na zewnątrz, gdzie występuje długotrwała wilgoć, kurz, ekstremalne temperatury itp. Dialog GreenPAK SLG46537: GreenPAK CMIC zapewnia wszystkie funkcje obwodu dla tego projektu. Generuje sygnał (EVAL) dla poprawy stosunku sygnału do szumu, odbiera dane wejściowe z każdego padu sektorowego przełącznika obrotowego i interpretuje każdy pad sektorowy za pomocą Asynchronous State Machine (ASM), aby zagwarantować tylko jeden wybór przełącznika.

Poniżej opisaliśmy kroki potrzebne do zrozumienia, w jaki sposób rozwiązanie zostało zaprogramowane do stworzenia bezstykowego enkodera obrotowego. Jeśli jednak chcesz tylko uzyskać wynik programowania, pobierz oprogramowanie GreenPAK, aby wyświetlić już ukończony plik projektu GreenPAK. Podłącz zestaw rozwojowy GreenPAK do komputera i naciśnij program, aby utworzyć konwerter 8Ch PWM na modulację położenia impulsu.

Krok 1: Koncepcja projektu

Ten projekt działa według czasu. Generuje sygnał zegara (EVAL), który powoli podciąga każdy pad sektorowy przez zewnętrzne rezystory 100 kiloomów (rysunek 1). Sygnał EVAL jest pojemnościowo sprzężony z centralną „wiperą”, która napędza narastającą krawędź wybranego padu sektorowego szybciej niż wszystkie inne (szybko na rysunku 1). Asynchroniczna maszyna stanów GreenPAK (ASM) ocenia następnie, która krawędź narastająca pojawiła się pierwsza, a wynik zostaje zablokowany. Zaletą konstrukcji złącza pojemnościowego jest niezawodność. Niezależnie od tego, czy enkoder jest zbudowany z pojemnością, a następnie zużywa się do bezpośredniego połączenia, czy też zbudowany jest z bezpośredniego połączenia, a następnie degraduje (utlenia się) do pojemnościowego, nadal działa. Schemat najwyższego poziomu na rysunku 1 przedstawia wyjścia podłączone do zewnętrznych diod LED w celu demonstracji.

Figura 2 jest zdjęciem z oscyloskopu pokazującym różnicę czasu narastania pola sektorowego z wyrównaną do niego wycieraczką selektora, w porównaniu z czasem narastania innych niewybranych pól pola. Delta T wynosi 248 nS, co jest więcej niż wystarczającym marginesem dla asynchronicznej maszyny stanów GreenPAK (ASM).

ASM może rozwiązać się w czasie poniżej nanosekundy, a jego wewnętrzne obwody arbitrażowe gwarantują, że tylko jeden stan jest prawidłowy. Dlatego tylko jedno wyjście zostanie zarejestrowane w dowolnym momencie.

Krok 2: Wdrożenie projektu GreenPAK

Schemat zaprogramowany w GreenPAK CMIC pokazano na rysunku 3.

Aby oszczędzać energię, sygnał EVAL jest generowany z szybkością odpowiednią do czasu odpowiedzi aplikacji. Wykorzystywany jest oscylator niskiej częstotliwości, który jest dalej dzielony przez CNT2. W tym przykładzie jest to około 16 Hz. Zobacz ustawienia konfiguracji na rysunku 4.

Ilustrację możliwych przejść stanów pokazano na diagramie stanów ASM (Rysunek 5).

Nieco opóźniona kopia EVAL jest używana jako reset ASM w każdym cyklu. Gwarantuje to, że zawsze zaczynamy od STATE0. Po zresetowaniu ASM sygnał EVAL jest monitorowany przez ASM na każdym z padów. Tylko najwcześniejsze zbocze narastające spowoduje zmianę stanu ze STATE0. Wszelkie kolejne narastające krawędzie z innych padów będą ignorowane, ponieważ możliwa jest tylko jedna zmiana stanu. Wynika to również ze sposobu, w jaki skonfigurowaliśmy ASM, jak pokazano na rysunku 6. Każdy z 6 stanów wyjściowych ASM odpowiada tylko jednemu z pól sektorowych. Zatrzaski DFF utrzymują wynik ASM na stałym poziomie, dzięki czemu nie ma przełączania końcowego wyjścia podczas resetowania ASM. Pożądana polaryzacja do napędzania naszych styków wyjściowych NMOS z otwartym drenem wymaga od nas skonfigurowania DFF z odwróconymi wyjściami.

Krok 3: Wyniki testu

Poniższe zdjęcia przedstawiają surowy prototyp, w pełni sprawny. Ma również niską moc, mierząc tylko 5 uA dla GreenPAK. Rozmieszczenie padów i wycieraczki jest zmaksymalizowane, aby uzyskać najsilniejszy sygnał. Stwierdzono, że prototyp jest odporny na silne zakłócenia RF, takie jak duże żarówki fluorescencyjne i radio 5 W 145 MHz. Jest to prawdopodobne, ponieważ wszystkie pady odbierają zakłócenia w trybie wspólnym.

Istnieje możliwość rozłożenia klocków i wymiarów wycieraczek tak, aby nie zachodziły na siebie jednocześnie 2 klocki na wycieraczkę w dowolnej pozycji. Może to naprawdę nie być konieczne, ponieważ obwody arbitrażowe ASM pozwolą tylko na jeden ze stanów, nawet w przypadku 2 równoczesnych zboczy narastających. To kolejny powód, dla którego ta konstrukcja jest solidna. Dobrą czułość osiągnięto dzięki układowi płytki z bardzo wąskimi ścieżkami połączeń między padami i równymi długościami, dzięki czemu całkowita pojemność każdego padu sektorowego jest dopasowana do pozostałych. Produkt końcowy może zawierać mechaniczne zaczepy wycieraczki, dzięki czemu „kliknie” po wyśrodkowaniu w każdej z pozycji, a także zapewnia przyjemne wrażenia dotykowe.

Wniosek GreenPAK CMIC firmyDialog oferuje energooszczędne, solidne i kompletne rozwiązanie dla tego przełącznika obrotowego o wysokiej niezawodności. Idealnie nadaje się do zastosowań takich jak zewnętrzne zegary i sterowniki, które wymagają stabilnej, długotrwałej pracy.