Trình điều khiển động cơ đồng hồ tương tự: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Ngay cả trong thế giới kỹ thuật số, đồng hồ kim cổ điển vẫn có phong cách vượt thời gian. Chúng tôi có thể sử dụng GreenPAK ™ CMIC hai đường sắt để thực hiện tất cả các chức năng điện tử hoạt động cần thiết trong đồng hồ kim, bao gồm trình điều khiển động cơ và bộ dao động tinh thể. GreenPAKs là thiết bị nhỏ, chi phí thấp phù hợp với đồng hồ thông minh. Như một minh chứng dễ xây dựng, tôi đã có được một chiếc đồng hồ treo tường giá rẻ, tháo bo mạch hiện có và thay thế tất cả các thiết bị điện tử đang hoạt động bằng một thiết bị GreenPAK.

Bạn có thể xem qua tất cả các bước để hiểu làm thế nào chip GreenPAK đã được lập trình để điều khiển Trình điều khiển động cơ đồng hồ tương tự. Tuy nhiên, nếu bạn chỉ muốn dễ dàng tạo Trình điều khiển mô tơ đồng hồ tương tự mà không cần phải đi qua tất cả các mạch bên trong, hãy tải phần mềm GreenPAK để xem Tệp thiết kế GreenPAK trình điều khiển mô tơ đồng hồ tương tự đã hoàn thành. Cắm Bộ phát triển GreenPAK vào máy tính của bạn và nhấn "chương trình" để tạo IC tùy chỉnh để điều khiển Trình điều khiển động cơ đồng hồ tương tự của bạn. Bước tiếp theo sẽ thảo luận về logic bên trong tệp thiết kế GreenPAK của trình điều khiển động cơ đồng hồ tương tự cho những người quan tâm đến việc hiểu cách hoạt động của mạch.

Bước 1: Bối cảnh: Động cơ bước loại Lavet

Đồng hồ kim điển hình sử dụng động cơ bước loại Lavet để quay bánh răng trụ của cơ cấu đồng hồ. Nó là một động cơ một pha bao gồm một stato phẳng (phần đứng yên của động cơ) với một cuộn dây cảm ứng quấn quanh một cánh tay. Giữa các cánh tay của stato là rôto (bộ phận chuyển động của động cơ) bao gồm một nam châm vĩnh cửu hình tròn với một bánh răng trụ được gắn trên đỉnh của nó. Bánh răng trụ ăn khớp với các bánh răng khác làm chuyển động kim đồng hồ. Động cơ hoạt động bằng cách xoay chiều các cực của dòng điện trong cuộn dây stato với một khoảng dừng giữa các cực thay đổi. Trong các xung dòng điện, từ tính cảm ứng kéo động cơ để căn chỉnh các cực của rôto và stato. Trong khi dòng điện tắt, động cơ được kéo đến một trong hai vị trí khác bằng lực bất đắc dĩ. Các vị trí nghỉ miễn cưỡng này được thiết kế bằng cách thiết kế các điểm không đồng nhất (khía) trong vỏ động cơ bằng kim loại để động cơ quay theo một hướng (xem Hình 1).

Bước 2: Trình điều khiển động cơ

Thiết kế kèm theo sử dụng SLG46121V để tạo ra các dạng sóng dòng điện cần thiết thông qua cuộn dây stato. Các đầu ra đẩy kéo 2x riêng biệt trên IC (có nhãn M1 và M2) kết nối với mỗi đầu của cuộn dây và điều khiển các xung xoay chiều. Cần phải sử dụng các đầu ra đẩy kéo để thiết bị này hoạt động chính xác. Dạng sóng bao gồm một xung 10 ms mỗi giây, xen kẽ giữa M1 và M2 với mỗi xung. Các xung được tạo ra chỉ với một vài khối được điều khiển từ một mạch dao động tinh thể 32,768 kHz đơn giản. Khối OSC được tích hợp sẵn các bộ chia một cách tiện lợi để giúp phân chia xung nhịp 32,768 kHz. CNT1 tạo ra một xung đồng hồ mỗi giây. Xung này kích hoạt mạch một lần 10 ms. Hai LUT (có nhãn 1 và 2) phân kênh xung 10 ms đến các chân đầu ra. Các xung được chuyển tới M1 khi đầu ra DFF5 ở mức cao, M2 khi ở mức thấp.

Bước 3: Bộ tạo dao động tinh thể

Bộ dao động tinh thể 32,768 kHz chỉ sử dụng hai khối pin trên chip. PIN12 (OSC_IN) được đặt làm đầu vào kỹ thuật số điện áp thấp (LVDI), có dòng chuyển mạch tương đối thấp. Tín hiệu từ PIN12 cấp vào OE của PIN10 (FEEDBACK_OUT). PIN10 được cấu hình như một đầu ra 3 trạng thái với đầu vào có dây nối đất, làm cho nó hoạt động giống như một đầu ra NMOS cống mở. Đường dẫn tín hiệu này đảo ngược tự nhiên, vì vậy không cần khối khác. Bên ngoài, đầu ra PIN 10 được kéo lên đến VDD2 (PIN11) bằng một điện trở 1MΩ (R4). Cả PIN10 và PIN12 đều được cấp nguồn bởi thanh VDD2, đến lượt nó là điện trở 1 MΩ giới hạn hiện tại đối với VDD. R1 là một điện trở phản hồi để phân cực mạch đảo ngược và R2 giới hạn ổ đĩa đầu ra. Thêm tinh thể và tụ điện để hoàn thành mạch dao động Pierce như hình 3.

Bước 4: Kết quả

VDD được cung cấp bởi pin CR2032 lithium coin thường cung cấp 3.0 V (3.3 V khi mới). Dạng sóng đầu ra bao gồm các xung 10 ms xen kẽ như thể hiện bên dưới trong Hình 4. Trung bình trong một phút, dòng điện đo được là khoảng 97 uA bao gồm cả ổ động cơ. Nếu không có động cơ, dòng điện kéo ra là 2,25 µA.

Phần kết luận

Ghi chú ứng dụng này cung cấp bản trình diễn GreenPAK về một giải pháp hoàn chỉnh để điều khiển động cơ bước đồng hồ kim và có thể là cơ sở cho các giải pháp chuyên biệt hơn khác. Giải pháp này chỉ sử dụng một phần tài nguyên của GreenPAK, điều này khiến vi mạch mở cho các chức năng bổ sung chỉ có trong trí tưởng tượng của bạn.