Stuurprogramma voor analoge klokmotor - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Zelfs in een digitale wereld hebben klassieke analoge klokken een tijdloze stijl die niet meer weg te denken is. We kunnen een dual-rail GreenPAK™ CMIC gebruiken om alle actieve elektronische functies te implementeren die nodig zijn in een analoge klok, inclusief motordriver en kristaloscillator. GreenPAK's zijn goedkope, kleine apparaten die perfect passen bij slimme horloges. Als eenvoudig te bouwen demonstratie kocht ik een goedkope wandklok, verwijderde het bestaande bord en verving alle actieve elektronica door één GreenPAK-apparaat.

U kunt alle stappen doorlopen om te begrijpen hoe de GreenPAK-chip is geprogrammeerd om de Analog Clock Motor Driver te besturen. Als u echter eenvoudig de Analog Clock Motor Driver wilt maken zonder alle interne circuits te hoeven doorlopen, download dan GreenPAK-software om het reeds voltooide Analog Clock Motor Driver GreenPAK-ontwerpbestand te bekijken. Sluit de GreenPAK Development Kit aan op uw computer en druk op "programmeren" om het aangepaste IC te maken om uw analoge klokmotorstuurprogramma te besturen. De volgende stap zal de logica bespreken die zich in het GreenPAK-ontwerpbestand van de Analog Clock Motor Driver bevindt voor diegenen die geïnteresseerd zijn in het begrijpen van hoe het circuit werkt.

Stap 1: Achtergrond: Lavet Type Stappenmotoren

Een typische analoge klok gebruikt een stappenmotor van het Lavet-type om het rondsel van het klokmechanisme te draaien. Het is een enkelfasige motor die bestaat uit een platte stator (stationair deel van de motor) met een inductieve spoel die om een arm is gewikkeld. Tussen de armen van de stator ligt de rotor (bewegend deel van de motor) die bestaat uit een cirkelvormige permanente magneet met aan de bovenkant een rondsel. Het rondsel in combinatie met andere tandwielen beweegt de wijzers. De motor werkt door de polariteit van de stroom in de statorspoel af te wisselen met een pauze tussen de polariteitswisselingen. Tijdens stroompulsen trekt het geïnduceerde magnetisme de motor om de polen van de rotor en stator op één lijn te brengen. Terwijl de stroom is uitgeschakeld, wordt de motor met onwillige kracht naar een van de twee andere posities getrokken. Deze terughoudendheidsposities zijn ontworpen door het ontwerp van niet-uniformiteiten (inkepingen) in de metalen motorbehuizing, zodat de motor in één richting draait (zie figuur 1).

Stap 2: Motorstuurprogramma

Het bijgevoegde ontwerp gebruikt een SLG46121V om de vereiste stroomgolfvormen door de statorspoel te produceren. Afzonderlijke 2x push-pull-uitgangen op het IC (met het label M1 en M2) worden aangesloten op elk uiteinde van de spoel en sturen de afwisselende pulsen aan. Het is noodzakelijk om push-pull-uitgangen te gebruiken om dit apparaat correct te laten werken. De golfvorm bestaat uit een puls van 10 ms per seconde, afwisselend M1 en M2 bij elke puls. De pulsen worden gemaakt met slechts een paar blokken die worden aangedreven door een eenvoudig 32,768 kHz kristaloscillatorcircuit. Het OSC-blok heeft handig ingebouwde verdelers om de 32.768 kHz-klok te helpen verdelen. CNT1 geeft elke seconde een klokpuls af. Deze puls activeert een eenmalig circuit van 10 ms. Twee LUT's (aangeduid met 1 en 2) demultiplexen de puls van 10 ms naar de uitgangspinnen. Pulsen worden doorgegeven aan M1 wanneer de DFF5-uitvoer hoog is, M2 wanneer deze laag is.

Stap 3: Kristaloscillator

De 32,768 kHz kristaloscillator gebruikt slechts twee pinblokken op de chip. PIN12 (OSC_IN) is ingesteld als een laagspannings digitale ingang (LVDI), die een relatief lage schakelstroom heeft. Het signaal van PIN12 wordt ingevoerd in de OE van PIN10 (FEEDBACK_OUT). PIN10 is geconfigureerd als een 3-state uitgang met ingang bedraad met aarde, waardoor het werkt als een open drain NMOS-uitgang. Dit signaalpad wordt van nature geïnverteerd, dus er is geen ander blok nodig. Extern wordt de PIN 10-uitgang naar VDD2 (PIN11) getrokken door een weerstand van 1 MΩ (R4). Zowel PIN10 als PIN12 worden gevoed door de VDD2-rail, die op zijn beurt een stroombegrensde weerstand van 1 MΩ naar VDD is. R1 is een feedbackweerstand om het inverterende circuit voor te spannen, en R2 begrenst de uitgangsaandrijving. Het toevoegen van het kristal en de condensatoren voltooit het Pierce-oscillatorcircuit zoals weergegeven in figuur 3.

Stap 4: Resultaten

VDD werd aangedreven door een CR2032 lithium-knoopbatterij die doorgaans 3,0 V (3,3 V indien vers) levert. De uitgangsgolfvorm bestaat uit afwisselende pulsen van 10 ms, zoals hieronder weergegeven in afbeelding 4. Gemiddeld over een minuut was het gemeten stroomverbruik ongeveer 97 uA, inclusief de motoraandrijving. Zonder de motor was de stroomafname 2,25 µA.

Conclusie

Deze toepassingsnota biedt een GreenPAK-demonstratie van een complete oplossing voor het aansturen van een analoge klokstappenmotor en kan de basis vormen voor andere, meer gespecialiseerde oplossingen. Deze oplossing gebruikt slechts een deel van de GreenPAK-bronnen, waardoor het IC openstaat voor extra functies die alleen aan uw verbeelding worden overgelaten.