Com: un codificador rotatiu sense contacte: 3 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquesta nota d'aplicació descriu com dissenyar un commutador rotatiu o codificador d'alta fiabilitat mitjançant un Dialog GreenPAK ™. Aquest disseny d’interruptors no té contacte i, per tant, ignora l’oxidació i el desgast del contacte. És ideal per a ús a l'aire lliure on hi hagi humitat a llarg termini, pols, temperatures extremes, etc. Dialog GreenPAK SLG46537: El GreenPAK CMIC proporciona totes les funcions del circuit per a aquest disseny. Genera un senyal (EVAL) per millorar el senyal al soroll, rep les entrades de cada pad del sector del commutador rotatiu i interpreta cada pad del sector mitjançant la màquina d’estats asíncrons (ASM) per garantir només una selecció de commutador.

A continuació, es descriuen els passos necessaris per entendre com s'ha programat la solució per crear un codificador rotatiu sense contacte. Tot i això, si només voleu obtenir el resultat de la programació, descarregueu-vos el programari GreenPAK per veure el fitxer de disseny GreenPAK ja completat. Connecteu el kit de desenvolupament GreenPAK a l'ordinador i premeu el programa per crear el convertidor de 8Ch PWM a la modulació de la posició de pols.

Pas 1: concepte de disseny

Aquest disseny funciona per temps. Genera un senyal de rellotge (EVAL) per treure lentament cada coixinet sectorial a través de resistències externes de 100 kohm (Figura 1). El senyal EVAL està acoblat capacitivament al "netejador" central que condueix la vora ascendent del coixinet del sector seleccionat més ràpid que tots els altres (ràpid a la figura 1). A continuació, la màquina d’estats asíncrons de GreenPAK (ASM) avalua quina vora ascendent va arribar primer i el resultat es bloqueja. L’avantatge del disseny d’acoblaments capacitius és la fiabilitat. Si el codificador es crea capacitiu i després es desgasta per la connexió directa, o es construeix una connexió directa i després es degrada (s’oxida) a capacitiu, encara funciona. L’esquema de nivell superior de la figura 1 mostra les sortides connectades a LED externs per demostrar-les.

La figura 2 és una captura d'oscil·loscopi que mostra la diferència en el temps de risc d'un coixinet sectorial que té el netejador de selector alineat amb ell, en comparació amb el temps de risc dels altres coixinets no seleccionats. El delta T és de 248 nS, un marge més que suficient per resoldre la màquina d’estats asíncrons (ASM) de GreenPAK.

L'ASM pot resoldre's en un nanosegon i els seus circuits interns d'arbitratge garanteixen que només un estat és vàlid. Per tant, només es registrarà una sortida en qualsevol moment.

Pas 2: implementació del disseny de GreenPAK

La figura 3 mostra l’esquema programat al GreenPAK CMIC.

Per estalviar energia, el senyal EVAL es genera a un ritme adequat per al temps de resposta de l’aplicació. S'utilitza l'oscil·lador de baixa freqüència i es divideix més amb CNT2. En aquest exemple són aproximadament 16 Hz. Consulteu els paràmetres de configuració a la Figura 4.

La il·lustració de les possibles transicions d'estat es mostra al diagrama d'estats ASM (Figura 5).

S'utilitza una còpia lleugerament retardada d'EVAL com a restabliment ASM amb cada cicle. D’aquesta manera, es garanteix que els punts inicials comencin des de STATE0. Després de la condició de restabliment de l'ASM, el senyal EVAL és controlat per l'ASM a cadascun dels coixinets. Només la primera pujada inicial provocarà la transició estatal fora de STATE0. Qualsevol aresta ascendent posterior d'altres coixinets s'ignorarà, ja que només és possible una transició d'estat. Això també es deu a la forma en què hem configurat l'ASM tal com es mostra a la Figura 6. Cadascun dels 6 estats de sortida ASM correspon a només un dels coixinets del sector. Els tancaments DFF mantenen el resultat ASM constant de manera que no hi hagi commutació de la sortida final durant el restabliment ASM. La polaritat desitjada per conduir els pins de sortida NMOS de drenatge obert requereix que configurem els DFF amb sortides invertides.

Pas 3: Resultats de les proves

Les fotos següents mostren un prototip cru, totalment operatiu. També és de poca potència, només mesura 5 uA per al GreenPAK. La disposició dels coixinets i del netejador es maximitza per obtenir un senyal més fort. Es va trobar que el prototip era immune a fortes interferències de RF com bombetes fluorescents grans i ràdios de 5 W 145 MHz. Això és probable perquè tots els coixinets reben la interferència en mode comú.

És possible disposar els coixinets i les dimensions del netejador de manera que no hi hagi cap superposició de 2 coixinets al mateix temps amb el netejador en cap posició. Pot ser que això no sigui realment necessari, ja que els circuits d’arbitratge ASM permetran que només un dels estats sigui vàlid, fins i tot en cas de dues vores ascendents simultànies. Aquesta és una altra de les raons per les quals aquest disseny és robust. S’aconsegueix una bona sensibilitat amb el disseny del tauler amb traces d’interconnexió als coixinets molt estrets i iguals de longitud entre si, de manera que la capacitat total de cada coixinet sectorial s’adapta a les altres. Un producte final pot incloure retencions mecàniques per a l’eixugaparabrises, de manera que “fa clic” quan es centra a cadascuna de les posicions i proporciona una sensació tàctil agradable.

Conclusió: GreenPAK CMIC de Dialog ofereix una solució completa de baixa potència, robusta i completa per a aquest commutador rotatiu d’alta fiabilitat. És ideal per a aplicacions com temporitzadors exteriors i controls que requereixen un funcionament estable i a llarg termini.