Cum: un codificator rotativ fără contact: 3 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Această notă de aplicație descrie cum să proiectați un comutator rotativ sau un codificator de înaltă fiabilitate utilizând un Dialog GreenPAK ™. Acest design al comutatorului este fără contact și, prin urmare, ignoră oxidarea și uzura contactelor. Este ideal pentru utilizare în aer liber, unde există umiditate pe termen lung, praf, temperaturi extreme, etc. Dialog GreenPAK SLG46537: GreenPAK CMIC oferă toate funcțiile circuitului pentru acest design. Generează un semnal (EVAL) pentru un semnal îmbunătățit la zgomot, primește intrări de la fiecare pad de sector al comutatorului rotativ și interpretează fiecare pad de sector folosind Asynchronous State Machine (ASM) pentru a garanta o singură selecție de comutator.

Mai jos am descris pașii necesari pentru a înțelege modul în care soluția a fost programată pentru a crea un codor rotativ fără contact. Cu toate acestea, dacă doriți doar să obțineți rezultatul programării, descărcați software-ul GreenPAK pentru a vizualiza fișierul de proiectare GreenPAK deja finalizat. Conectați kitul de dezvoltare GreenPAK la computer și apăsați programul pentru a crea convertorul 8Ch PWM la modularea poziției pulsului.

Pasul 1: Conceptul de proiectare

Acest design funcționează prin sincronizare. Acesta generează un semnal de ceas (EVAL) pentru a trage încet fiecare pad sectorial prin rezistențe externe de 100 kohm (Figura 1). Semnalul EVAL este cuplat capacitiv la „ștergătorul” central care conduce marginea ascendentă a pad-ului selectat mai repede decât toate celelalte (rapid în Figura 1). GreenPAK Asynchronous State Machine (ASM) evaluează apoi care margine ascendentă a sosit mai întâi și rezultatul se blochează. Avantajul designului cuplajului capacitiv este fiabilitatea. Indiferent dacă codificatorul este construit capacitiv și apoi se uzează la conexiunea directă, sau este construit o conexiune directă și apoi se degradează (se oxidează) la capacitiv, funcționează în continuare. Schema de nivel superior din Figura 1 arată ieșirile conectate la LED-uri externe pentru demonstrare.

Figura 2 este o captură de osciloscop care arată diferența de timp de risc a unui tampon sectorial care are ștergătorul de selector aliniat cu acesta, comparativ cu timpul de riscul al celorlalte tampoane neselectate. Delta T este de 248 nS, care are o marjă mai mult decât suficientă pentru ca mașina de stat asincronă (ASM) GreenPAK să o rezolve.

ASM se poate rezolva într-o nanosecundă, iar circuitele sale interne de arbitraj garantează că numai un stat este valid. Prin urmare, o singură ieșire se va înregistra în orice moment.

Pasul 2: Implementarea proiectării GreenPAK

Schema programată în GreenPAK CMIC este prezentată în Figura 3.

Pentru a economisi energie, semnalul EVAL este generat la o rată adecvată pentru timpul de răspuns al aplicației. Oscilatorul de joasă frecvență este utilizat și împărțit în continuare cu CNT2. În acest exemplu este de aproximativ 16 Hz. Consultați setările de configurare din Figura 4.

Ilustrația posibilelor tranziții de stare este prezentată în diagrama de stare ASM (Figura 5).

O copie ușor întârziată a EVAL este utilizată ca resetare ASM cu fiecare ciclu. Acest lucru asigură faptul că accesul permanent începe de la STATE0. După starea de resetare ASM, semnalul EVAL este monitorizat de ASM la fiecare dintre tampoane. Doar prima margine ascendentă va provoca tranziția de stat din STATE0. Orice margini ascendente ulterioare de la alte tampoane vor fi ignorate, deoarece este posibilă o singură tranziție de stare. Acest lucru se datorează și modului în care am configurat ASM așa cum se arată în Figura 6. Fiecare dintre cele 6 stări de ieșire ASM corespunde doar unuia dintre pad-urile sectoriale. Zăvoarele DFF mențin rezultatul ASM constant, astfel încât să nu existe comutare a ieșirii finale în timpul resetării ASM. Polaritatea dorită pentru conducerea pinilor de ieșire NMOS de scurgere deschisă necesită configurarea DFF-urilor cu ieșiri inversate.

Pasul 3: Rezultatele testelor

Fotografiile de mai jos prezintă un prototip brut, pe deplin operațional. De asemenea, are o putere redusă, măsurând doar 5 uA pentru GreenPAK. Dispunerea tampoanelor și ștergătorului este maximizată pentru un semnal puternic. S-a constatat că prototipul este imun la interferențe RF puternice, cum ar fi becurile fluorescente mari, și radioul de 5 W 145 MHz. Acest lucru este probabil deoarece toate tampoanele primesc interferența în modul comun.

Este posibil să dispuneți tampoanele și dimensiunile ștergătorului, astfel încât să nu existe o suprapunere a 2 plăcuțe în același timp cu ștergătorul în orice poziție. Acest lucru ar putea să nu fie cu adevărat necesar, deoarece circuitele de arbitraj ASM vor permite ca doar una dintre stări să fie valabilă, chiar și în cazul a două margini ascendente simultane. Acesta este un alt motiv pentru care acest design este robust. O bună sensibilitate este obținută cu aspectul plăcii având urme de interconectare la plăcuțe foarte înguste și cu o lungime egală între ele, astfel încât capacitatea totală a fiecărui placă sectorială să fie potrivită cu celelalte. Un produs final ar putea include opriri mecanice pentru ștergător, astfel încât acesta „face clic” atunci când este centrat pe fiecare dintre poziții și oferă, de asemenea, o senzație tactilă plăcută.

Concluzie DialP’s GreenPAK CMIC oferă o soluție redusă de putere, robustă și completă pentru acest comutator rotativ de înaltă fiabilitate. Este ideal pentru aplicații precum temporizatoarele în aer liber și comenzile care necesită o funcționare stabilă pe termen lung.