Controlador de motor de rellotge analògic: 4 passos

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

Fins i tot en un món digital, els rellotges analògics clàssics tenen un estil atemporal que és aquí per quedar-se. Podem utilitzar un GreenPAK ™ CMIC de doble carril per implementar totes les funcions electròniques actives necessàries en un rellotge analògic, inclòs el controlador de motor i l’oscil·lador de cristall. Els GreenPAK són dispositius petits i de baix cost que s’adapten perfectament als rellotges intel·ligents. Com a demostració fàcil de construir, vaig obtenir un rellotge de paret barat, vaig eliminar la placa existent i vaig substituir tota l’electrònica activa per un dispositiu GreenPAK.

Podeu seguir tots els passos per entendre com s’ha programat el xip GreenPAK per controlar el controlador de motor de rellotge analògic. Tot i això, si només voleu crear fàcilment el controlador de motor de rellotge analògic sense haver de passar per tots els circuits interns, descarregueu-vos el programari GreenPAK per veure el fitxer de disseny GreenPAK de controlador de motor de rellotge analògic ja completat. Connecteu el kit de desenvolupament GreenPAK a l'ordinador i premeu "programa" per crear el CI personalitzat per controlar el controlador del motor de rellotge analògic. El següent pas parlarà de la lògica que hi ha dins del fitxer de disseny del controlador de motor de rellotge analògic GreenPAK per a aquells que estiguin interessats a entendre com funciona el circuit.

Pas 1: Antecedents: motors pas a pas de tipus Lavet

Un rellotge analògic típic utilitza un motor pas a pas tipus Lavet per girar el pinyó del mecanisme del rellotge. És un motor monofàsic que consisteix en un estator pla (part estacionària del motor) amb una bobina inductiva embolicada al voltant d’un braç. Entre els braços de l’estator hi ha el rotor (part mòbil del motor) que consisteix en un imant permanent circular amb un engranatge de pinyó unit a la part superior del mateix. L’engranatge del pinyó juntament amb altres engranatges mouen les agulles del rellotge. El motor funciona alternant la polaritat del corrent a la bobina de l’estator amb una pausa entre els canvis de polaritat. Durant els polsos de corrent, el magnetisme induït tira del motor per alinear els pols del rotor i l’estator. Mentre el corrent està apagat, el motor es tira cap a una de les dues posicions més per força reticent. Aquestes posicions de descans de reticència estan dissenyades pel disseny de no uniformitats (osques) a la carcassa del motor metàl·lic de manera que el motor giri en una direcció (vegeu la figura 1).

Pas 2: controlador del motor

El disseny adjunt utilitza un SLG46121V per produir les formes d’ona de corrent necessàries mitjançant la bobina de l’estator. Connecteu a cada extrem de la bobina dues sortides push-pull separades de l’IC (etiquetades com a M1 i M2) i accioneu els polsos alterns. És necessari utilitzar sortides push-pull perquè aquest dispositiu funcioni correctament. La forma d'ona consisteix en un impuls de 10 ms cada segon, alternant entre M1 i M2 amb cada impuls. Els polsos es creen amb només uns quants blocs conduïts a partir d’un senzill circuit d’oscil·lador de cristall de 32.768 kHz. El bloc OSC ha incorporat convenientment divisors per ajudar a dividir el rellotge de 32.768 kHz. CNT1 emet un impuls de rellotge cada segon. Aquest pols activa un circuit d'una sola tirada de 10 ms. Dos LUT (etiquetats com a 1 i 2) demultiplexen el pols de 10 ms als pins de sortida. Els impulsos es passen a M1 quan la sortida DFF5 és alta, M2 quan baixa.

Pas 3: Oscil·lador de vidre

L’oscil·lador de cristall de 32.768 kHz utilitza només dos blocs de pin al xip. PIN12 (OSC_IN) es defineix com una entrada digital de baixa tensió (LVDI), que té un corrent de commutació relativament baix. El senyal del PIN12 s’introdueix a l’OE del PIN10 (FEEDBACK_OUT). PIN10 es configura com una sortida de 3 estats amb entrada cablejada a terra, fent que actuï com una sortida NMOS de drenatge obert. Aquest camí de senyal s’inverteix de manera natural, de manera que no cal cap altre bloc. Externament, la sortida del PIN 10 s'eleva a VDD2 (PIN11) mitjançant una resistència d'1 MΩ (R4). Tant el PIN10 com el PIN12 són alimentats pel carril VDD2, que al seu torn té una resistència limitada a 1 MΩ a VDD. R1 és una resistència de retroalimentació per polaritzar el circuit inversor i R2 limita la unitat de sortida. Afegint el cristall i els condensadors es completa el circuit de l’oscil·lador Pierce tal com es mostra a la figura 3.

Pas 4: Resultats

VDD funcionava amb una bateria de monedes de liti CR2032 que normalment proporciona 3,0 V (3,3 V quan està fresca). La forma d'ona de sortida consisteix en alternar polsos de 10 ms, tal com es mostra a la figura 4. Mitjana d'un minut, el consum de corrent mesurat va ser d'aproximadament 97 uA inclosa la unitat del motor. Sense el motor, el consum actual era de 2,25 µA.

Conclusió

Aquesta nota d'aplicació proporciona una demostració de GreenPAK d'una solució completa per conduir un motor pas a pas de rellotge analògic i pot ser la base d'altres solucions més especialitzades. Aquesta solució només utilitza una part dels recursos de GreenPAK, cosa que deixa el CI obert a funcions addicionals que només quedin a la vostra imaginació.