Ako: Bezkontaktný rotačný kodér: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Táto poznámka k aplikácii popisuje, ako navrhnúť vysoko spoľahlivý rotačný spínač alebo kodér pomocou Dialog GreenPAK ™. Táto konštrukcia spínača je bezkontaktná, a preto ignoruje oxidáciu kontaktov a opotrebovanie. Je ideálny pre použitie v exteriéri, kde je dlhodobá vlhkosť, prach, extrémne teploty atď. Dialóg GreenPAK SLG46537: GreenPAK CMIC poskytuje všetky obvodové funkcie pre tento dizajn. Generuje signál (EVAL) na zlepšenie signálu od šumu, prijíma vstupy z každého sektorového bloku otočného prepínača a interpretuje každý sektorový blok pomocou asynchrónneho stavového stroja (ASM), aby zaručil iba jeden výber prepínača.

Ďalej sme popísali potrebné kroky, aby ste pochopili, ako bolo riešenie naprogramované na vytvorenie bezkontaktného rotačného snímača. Ak však chcete získať iba výsledok programovania, stiahnite si softvér GreenPAK a zobrazte už dokončený súbor návrhu GreenPAK. Pripojte vývojovú súpravu GreenPAK k počítaču a spustením programu vytvorte prevodník 8 -kanálovej modulácie PWM na pulznú polohovú moduláciu.

Krok 1: Koncept dizajnu

Tento dizajn funguje podľa načasovania. Generuje hodinový (EVAL) signál na pomalé vytiahnutie každej sektorovej podložky cez externé odpory 100 kohm (obrázok 1). Signál EVAL je kapacitne spojený s centrálnym „stieračom“, ktorý poháňa stúpajúcu hranu vybranej sektorovej podložky rýchlejšie ako všetky ostatné (rýchlo na obrázku 1). Asynchrónny stavový počítač GreenPAK (ASM) potom vyhodnotí, ktorá stúpajúca hrana prišla ako prvá, a výsledok sa zaistí. Výhodou konštrukcie kapacitnej spojky je spoľahlivosť. Bez ohľadu na to, či je kodér vybudovaný kapacitne a potom sa opotrebuje na priame pripojenie, alebo sa vybuduje na priame pripojenie a potom sa degraduje (oxiduje) na kapacitné, stále funguje. Schéma najvyššej úrovne na obrázku 1 zobrazuje výstupy pripojené k externým diódam LED na ukážku.

Obrázok 2 je zachytenie osciloskopu, ktoré ukazuje rozdiel v čase životnosti sektorovej podložky, ktorá má s ňou vyrovnaný tento stierač voliča, v porovnaní s dobou životnosti ostatných neselektovaných podložiek. Delta T je 248 nS, čo je viac ako dostatočná rezerva na vyriešenie asynchrónneho stavového stroja (ASM) GreenPAK.

ASM sa môže vyriešiť za nanosekundy a jeho interné arbitrážne obvody zaručujú, že platný je iba jeden stav. Kedykoľvek sa preto zaregistruje iba jeden výstup.

Krok 2: Implementácia návrhu GreenPAK

Schéma naprogramovaná do GreenPAK CMIC je znázornená na obrázku 3.

Aby sa šetrila energia, signál EVAL sa generuje rýchlosťou zodpovedajúcou času odozvy aplikácie. Používa sa nízkofrekvenčný oscilátor, ktorý je ďalej rozdelený na CNT2. V tomto prípade je to približne 16 Hz. Pozrite si konfiguračné nastavenia na obrázku 4.

Ilustrácia možných stavových prechodov je znázornená na stavovom diagrame ASM (obrázok 5).

Mierne oneskorená kópia EVAL sa používa ako reset ASM pri každom cykle. To zaisťuje, že vždy začnú od STATE0. Po stave resetovania ASM je signál EVAL monitorovaný systémom ASM na každom z padov. Iba najskoršia stúpajúca hrana spôsobí prechod stavu mimo STATE0. Akékoľvek následné stúpajúce hrany z iných podložiek budú ignorované, pretože je možný iba jeden prechod stavu. Je to tiež kvôli spôsobu, akým sme nakonfigurovali ASM, ako je znázornené na obrázku 6. Každý zo 6 stavov výstupu ASM zodpovedá iba jednému zo sektorových padov. Západky DFF držia výsledok ASM stabilný, takže počas resetu ASM nedochádza k prepínaniu konečného výstupu. Požadovaná polarita pre napájanie našich výstupných kolíkov NMOS s otvoreným odtokom vyžaduje, aby sme nakonfigurovali DFF s obrátenými výstupmi.

Krok 3: Výsledky testu

Na nižšie uvedených fotografiách je hrubý prototyp, plne funkčný. Má tiež nízky výkon, pričom pri GreenPAK meria iba 5 uA. Rozloženie podložiek a stierača je maximalizované pre najsilnejší signál. Ukázalo sa, že prototyp je odolný voči silnému rušeniu RF, ako sú veľké žiarivky a rádio 5 W 145 MHz. Je to pravdepodobne preto, že všetky podložky sú vystavené rušeniu v bežnom režime.

Je možné rozložiť vankúšiky a rozmery stieračov tak, aby nedochádzalo k prekrývaniu 2 podložiek súčasne so stieračom v akejkoľvek polohe. To nemusí byť skutočne potrebné, pretože arbitrážny obvod ASM umožní platnosť iba jedného zo stavov, a to aj v prípade 2 súčasne stúpajúcich okrajov. To je ďalší dôvod, prečo je tento dizajn robustný. Dobrá citlivosť je dosiahnutá s rozložením dosky, ktoré má prepojovacie stopy k doštičkám veľmi úzke a majú rovnakú dĺžku, takže celková kapacita každej sektorovej podložky je zhodná s ostatnými. Konečný produkt by mohol obsahovať mechanické zarážky stierača, aby po kliknutí vycentroval do každej z polôh „cvakol“a tiež poskytoval príjemný hmatový pocit.

Dialóg GreenPAK CMIC ponúka nízkoenergetické, robustné a kompletné riešenie pre tento vysoko spoľahlivý otočný spínač. Je ideálny pre aplikácie, ako sú vonkajšie časovače a ovládače, ktoré vyžadujú stabilnú a dlhodobú prevádzku.