Cách thực hiện: Bộ mã hóa quay không tiếp xúc: 3 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Ghi chú ứng dụng này mô tả cách thiết kế công tắc xoay hoặc bộ mã hóa có độ tin cậy cao bằng Dialog GreenPAK ™. Thiết kế công tắc này là không tiếp xúc, do đó bỏ qua quá trình oxy hóa và mài mòn tiếp xúc. Nó lý tưởng để sử dụng ngoài trời, nơi có độ ẩm lâu dài, bụi, nhiệt độ khắc nghiệt, v.v. Hộp thoại GreenPAK SLG46537: GreenPAK CMIC cung cấp tất cả các chức năng mạch cho thiết kế này. Nó tạo ra tín hiệu (EVAL) để cải thiện tín hiệu thành tiếng ồn, nhận đầu vào từ mỗi vùng đệm của công tắc xoay và diễn giải từng vùng đệm bằng cách sử dụng Máy trạng thái không đồng bộ (ASM) để đảm bảo chỉ lựa chọn một công tắc.

Dưới đây, chúng tôi đã mô tả các bước cần thiết để hiểu cách giải pháp đã được lập trình để tạo Bộ mã hóa quay không tiếp xúc. Tuy nhiên, nếu bạn chỉ muốn lấy kết quả của việc lập trình, hãy tải phần mềm GreenPAK để xem File thiết kế GreenPAK đã hoàn thành. Cắm Bộ phát triển GreenPAK vào máy tính của bạn và nhấn chương trình để tạo bộ chuyển đổi 8Ch PWM sang điều chế vị trí xung.

Bước 1: Ý tưởng thiết kế

Thiết kế này hoạt động theo thời gian. Nó tạo ra một tín hiệu đồng hồ (EVAL) để từ từ kéo từng vùng đệm lên thông qua các điện trở 100 kohm bên ngoài (Hình 1). Tín hiệu EVAL được kết hợp điện dung với “thanh gạt nước” trung tâm, điều này thúc đẩy cạnh lên của tấm đệm khu vực đã chọn nhanh hơn tất cả các tín hiệu khác (nhanh trong Hình 1). Máy trạng thái không đồng bộ GreenPAK (ASM) sau đó đánh giá cạnh tăng nào đến trước và kết quả được chốt. Ưu điểm của thiết kế khớp nối điện dung là độ tin cậy. Cho dù bộ mã hóa được xây dựng ở dạng điện dung và sau đó bị hao mòn để kết nối trực tiếp, hoặc kết nối trực tiếp được xây dựng và sau đó suy giảm (oxy hóa) thành điện dung, nó vẫn hoạt động. Sơ đồ cấp cao nhất trong Hình 1 cho thấy các đầu ra được kết nối với đèn LED bên ngoài để minh họa.

Hình 2 là hình chụp máy hiện sóng cho thấy sự khác biệt về thời gian tăng của một tấm đệm có thanh gạt của máy đục được căn chỉnh với nó, so với thời gian tăng của các tấm đệm không được chọn khác. Đồng bằng T là 248 nS, quá mức biên đủ để Máy trạng thái không đồng bộ GreenPAK (ASM) giải quyết.

ASM có thể phân giải dưới một nano giây và mạch phân xử nội bộ của nó đảm bảo rằng chỉ một trạng thái là hợp lệ. Do đó, chỉ có một đầu ra sẽ đăng ký bất kỳ lúc nào.

Bước 2: Triển khai thiết kế GreenPAK

Sơ đồ được lập trình trong GreenPAK CMIC được thể hiện trong Hình 3.

Để tiết kiệm năng lượng, tín hiệu EVAL được tạo ra với tốc độ phù hợp với thời gian phản hồi của ứng dụng. Bộ dao động tần số thấp được sử dụng và chia nhỏ hơn nữa với CNT2. Trong ví dụ này, nó là khoảng 16 Hz. Xem cài đặt cấu hình trong Hình 4.

Hình minh họa về các chuyển đổi trạng thái có thể xảy ra trong biểu đồ trạng thái ASM (Hình 5).

Một bản sao của EVAL bị trễ một chút được sử dụng như một thiết lập lại ASM với mỗi chu kỳ. Điều này đảm bảo rằng chúng tôi luôn bắt đầu từ STATE0. Sau điều kiện đặt lại ASM, tín hiệu EVAL được ASM giám sát tại mỗi miếng đệm. Chỉ có cạnh lên sớm nhất sẽ gây ra sự chuyển đổi trạng thái ra khỏi STATE0. Mọi cạnh tăng tiếp theo từ các tấm đệm khác sẽ bị bỏ qua vì chỉ có thể có một chuyển đổi trạng thái. Điều này cũng là do cách chúng ta định cấu hình ASM như trong Hình 6. Mỗi trạng thái đầu ra trong số 6 trạng thái đầu ra của ASM chỉ tương ứng với một trong các vùng đệm. Các chốt DFF giữ kết quả ASM ổn định để không có sự chuyển đổi đầu ra cuối cùng trong quá trình thiết lập lại ASM. Cực tính mong muốn để điều khiển các chân đầu ra NMOS cống mở của chúng tôi yêu cầu chúng tôi định cấu hình DFF với các đầu ra đảo ngược.

Bước 3: Kết quả kiểm tra

Các bức ảnh dưới đây cho thấy một nguyên mẫu thô sơ, đang hoạt động hoàn toàn. Nó cũng có công suất thấp, chỉ đo 5 uA cho GreenPAK. Cách bố trí các miếng đệm và gạt nước được tối đa hóa để có tín hiệu mạnh nhất. Nguyên mẫu được phát hiện là miễn nhiễm với nhiễu RF mạnh như bóng đèn huỳnh quang lớn và đài 5 W 145 MHz. Điều này có thể là do tất cả các tấm đệm đều nhận được nhiễu ở chế độ chung.

Có thể bố trí các miếng đệm và kích thước cần gạt nước để không có sự chồng chéo của 2 miếng gạt nước cùng lúc lên gạt nước ở bất kỳ vị trí nào. Điều này có thể không thực sự cần thiết vì mạch phân xử ASM sẽ chỉ cho phép một trong các trạng thái có hiệu lực, ngay cả trong trường hợp có 2 cạnh tăng đồng thời. Đó là một lý do khác khiến thiết kế này mạnh mẽ. Độ nhạy tốt đạt được với việc bố trí bảng mạch có các dấu vết kết nối với các miếng đệm rất hẹp và chiều dài bằng nhau nên tổng điện dung của mỗi miếng đệm khu vực được khớp với các miếng đệm khác. Một sản phẩm cuối cùng có thể bao gồm các bộ phận cơ học cho cần gạt nước để nó “kêu” khi căn giữa vào từng vị trí và cũng mang lại cảm giác xúc giác đẹp mắt.

Kết luận GreenPAK CMIC của Dialog cung cấp giải pháp công suất thấp, mạnh mẽ và hoàn chỉnh cho công tắc xoay có độ tin cậy cao này. Nó lý tưởng cho các ứng dụng như hẹn giờ và điều khiển ngoài trời yêu cầu hoạt động ổn định, lâu dài.