Driver de ceas analogic: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Chiar și într-o lume digitală, ceasurile analogice clasice au un stil atemporal care este aici pentru a rămâne. Putem folosi un GreenPAK ™ CMIC dual-rail pentru a implementa toate funcțiile electronice active necesare într-un ceas analogic, inclusiv driverul motorului și oscilatorul de cristal. GreenPAK-urile sunt dispozitive mici și ieftine, care se potrivesc perfect cu ceasurile inteligente. Ca o demonstrație ușor de construit, am obținut un ceas de perete ieftin, am scos placa existentă și am înlocuit toate componentele electronice active cu un singur dispozitiv GreenPAK.

Puteți parcurge toți pașii pentru a înțelege cum a fost programat cipul GreenPAK pentru a controla driverul analogic al motorului de ceas. Cu toate acestea, dacă doriți doar să creați cu ușurință driverul motorului de ceas analogic fără a fi nevoie să parcurgeți toate circuitele interioare, descărcați software-ul GreenPAK pentru a vizualiza fișierul de proiectare GreenPAK pentru driverul de ceas analogic deja finalizat. Conectați kitul de dezvoltare GreenPAK la computer și apăsați „program” pentru a crea un IC personalizat pentru a vă controla driverul de motor cu ceas analogic. Următorul pas va discuta despre logica care se află în fișierul de proiectare GreenPAK pentru driverul motorului de ceas analogic pentru cei care sunt interesați să înțeleagă modul în care funcționează circuitul.

Pasul 1: Fundal: Motoare Stepper de tip Lavet

Un ceas analogic tipic folosește un motor pas cu pas Lavet pentru a roti pinionul mecanismului ceasului. Este un motor monofazat care constă dintr-un stator plat (partea staționară a motorului) cu o bobină inductivă înfășurată în jurul unui braț. Între brațele statorului se află rotorul (partea mobilă a motorului) care constă dintr-un magnet permanent circular cu un pinion atașat la vârful acestuia. Angrenajul pinion cuplat cu alte trepte de viteză mișcă acele ceasului. Motorul funcționează alternând polaritatea curentului în bobina statorului cu o pauză între schimbările de polaritate. În timpul impulsurilor de curent, magnetismul indus trage motorul pentru a alinia polii rotorului și statorului. În timp ce curentul este oprit, motorul este tras în una din alte două poziții prin forță reticentă. Aceste poziții de repaus de reticență sunt proiectate prin proiectarea neuniformităților (crestături) în carcasa metalică a motorului, astfel încât motorul să se rotească într-o direcție (a se vedea Figura 1).

Pasul 2: Driver motor

Proiectul atașat folosește un SLG46121V pentru a produce formele de undă de curent necesare prin bobina statorului. Separați 2 ieșiri push-pull pe IC (etichetate M1 și M2) conectați la fiecare capăt al bobinei și conduceți impulsurile alternative. Este necesar să utilizați ieșiri push-pull pentru ca acest dispozitiv să funcționeze corect. Forma de undă constă dintr-un impuls de 10 ms în fiecare secundă, alternând între M1 și M2 cu fiecare impuls. Impulsurile sunt create cu doar câteva blocuri conduse dintr-un circuit oscilator cu cristal simplu de 32,768 kHz. Blocul OSC are în mod convenabil separatoare încorporate pentru a ajuta la împărțirea ceasului de 32,768 kHz. CNT1 emite un impuls de ceas în fiecare secundă. Acest impuls declanșează un circuit cu o singură lovitură de 10 ms. Două LUT-uri (etichetate 1 și 2) demultiplexează impulsul de 10 ms la pinii de ieșire. Impulsurile sunt transmise la M1 când ieșirea DFF5 este mare, M2 când este scăzută.

Pasul 3: Oscilator de cristal

Oscilatorul de cristal de 32,768 kHz folosește doar două blocuri de pin pe cip. PIN12 (OSC_IN) este setat ca o intrare digitală de joasă tensiune (LVDI), care are un curent de comutare relativ scăzut. Semnalul de la PIN12 se alimentează în OE al PIN10 (FEEDBACK_OUT). PIN10 este configurat ca o ieșire cu 3 stări, cu intrare cablată la masă, făcându-l să acționeze ca o ieșire NMOS de scurgere deschisă. Această cale de semnal se inversează în mod natural, deci nu este nevoie de alt bloc. Extern, ieșirea PIN 10 este trasă la VDD2 (PIN11) printr-un rezistor de 1MΩ (R4). Atât PIN10, cât și PIN12 sunt alimentate de șina VDD2, care la rândul său este limitată în curent rezistor de 1 MΩ la VDD. R1 este un rezistor de feedback pentru a polariza circuitul inversor și R2 limitează unitatea de ieșire. Adăugarea cristalului și a condensatoarelor completează circuitul oscilatorului Pierce așa cum se arată în Figura 3.

Pasul 4: Rezultate

VDD a fost alimentat de o baterie cu litiu CR2032 care oferă de obicei 3,0 V (3,3 V când este proaspătă). Forma de undă de ieșire constă din impulsuri de 10 ms alternante, după cum se arată mai jos în Figura 4. În medie pe un minut, consumul de curent măsurat a fost de aproximativ 97 uA, inclusiv acționarea motorului. Fără motor, consumul de curent a fost de 2,25 µA.

Concluzie

Această notă de aplicație oferă o demonstrație GreenPAK a unei soluții complete pentru acționarea unui motor pas cu pas analogic și poate sta la baza altor soluții mai specializate. Această soluție utilizează doar o parte din resursele GreenPAK, ceea ce lasă IC deschis pentru funcții suplimentare lăsate doar imaginației voastre.