วิธีการ: ตัวเข้ารหัสโรตารี่แบบไม่สัมผัส: 3 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

บันทึกการใช้งานนี้อธิบายวิธีออกแบบสวิตช์โรตารี่หรือตัวเข้ารหัสที่มีความน่าเชื่อถือสูงโดยใช้ Dialog GreenPAK™ การออกแบบสวิตช์นี้ไม่ต้องสัมผัส ดังนั้นจึงละเว้นการเกิดออกซิเดชันและการสึกหรอของหน้าสัมผัส เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานกลางแจ้งซึ่งมีความชื้น ฝุ่นละออง อุณหภูมิสุดขั้ว ฯลฯ เป็นเวลานาน Dialog GreenPAK SLG46537: GreenPAK CMIC มีฟังก์ชันวงจรทั้งหมดสำหรับการออกแบบนี้ มันสร้างสัญญาณ (EVAL) สำหรับสัญญาณรบกวนที่ดีขึ้น รับอินพุตจากแต่ละแผ่นเซกเตอร์ของสวิตช์โรตารี่ และตีความแต่ละแผ่นเซกเตอร์โดยใช้ Asynchronous State Machine (ASM) เพื่อรับประกันการเลือกสวิตช์เดียวเท่านั้น

ด้านล่างนี้ เราได้อธิบายขั้นตอนที่จำเป็น ทำความเข้าใจวิธีการแก้ปัญหาที่ได้รับการตั้งโปรแกรมเพื่อสร้าง Contactless Rotary Encoder อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการเพียงแค่ผลลัพธ์ของการเขียนโปรแกรม ให้ดาวน์โหลดซอฟต์แวร์ GreenPAK เพื่อดูไฟล์การออกแบบ GreenPAK ที่เสร็จสมบูรณ์แล้ว เสียบ GreenPAK Development Kit เข้ากับคอมพิวเตอร์ของคุณและกดโปรแกรมเพื่อสร้างตัวแปลง 8Ch PWM เพื่อปรับตำแหน่งพัลส์

ขั้นตอนที่ 1: แนวคิดการออกแบบ

การออกแบบนี้ทำงานตามเวลา มันสร้างสัญญาณนาฬิกา (EVAL) เพื่อดึงแผ่นเซกเตอร์แต่ละแผ่นอย่างช้าๆ ผ่านตัวต้านทาน 100 kohm ภายนอก (รูปที่ 1) สัญญาณ EVAL เชื่อมต่อแบบ capacitive กับ “wiper” ส่วนกลาง ซึ่งขับเคลื่อนขอบที่เพิ่มขึ้นของแผ่นเซกเตอร์ที่เลือกได้เร็วกว่าสัญญาณอื่นๆ (เร็วในรูปที่ 1) จากนั้น GreenPAK Asynchronous State Machine (ASM) จะประเมินว่าขอบที่เพิ่มขึ้นใดมาถึงก่อนและผลลัพธ์จะถูกล็อค ข้อดีของการออกแบบคัปปลิ้งแบบคาปาซิทีฟคือความน่าเชื่อถือ ไม่ว่าตัวเข้ารหัสจะสร้าง capacitive และจากนั้นจะเสื่อมสภาพไปยังการเชื่อมต่อโดยตรง หรือสร้างการเชื่อมต่อโดยตรงแล้วลดระดับ (ออกซิไดซ์) เป็น capacitive ก็ยังคงทำงานอยู่ แผนผังระดับบนสุดในรูปที่ 1 แสดงเอาต์พุตที่เชื่อมต่อกับ LED ภายนอกเพื่อการสาธิต

รูปที่ 2 เป็นการจับออสซิลโลสโคปที่แสดงความแตกต่างของเวลาขึ้นของแผ่นเซกเตอร์ที่มีที่ปัดน้ำฝนตัวเลือกในแนวเดียวกับเวลาขึ้นของแผ่นอิเล็กโทรดอื่นๆ ที่ไม่ได้เลือก delta T คือ 248 nS ซึ่งมากเกินพอสำหรับ GreenPAK Asynchronous State Machine (ASM) ที่จะแก้ไข

ASM สามารถแก้ไขได้ภายในระดับนาโนวินาที และวงจรอนุญาโตตุลาการภายในรับประกันว่ามีเพียงสถานะเดียวเท่านั้นที่ถูกต้อง ดังนั้น จะมีเพียงเอาต์พุตเดียวเท่านั้นที่จะลงทะเบียนได้ตลอดเวลา

ขั้นตอนที่ 2: การนำการออกแบบ GreenPAK ไปใช้

แผนผังที่ตั้งโปรแกรมไว้ใน GreenPAK CMIC แสดงในรูปที่ 3

เพื่อประหยัดพลังงาน สัญญาณ EVAL จะถูกสร้างขึ้นในอัตราที่เหมาะสมกับเวลาตอบสนองของแอปพลิเคชัน ใช้ออสซิลเลเตอร์ความถี่ต่ำและแบ่งเพิ่มเติมด้วย CNT2 ในตัวอย่างนี้ จะอยู่ที่ประมาณ 16 Hz ดูการตั้งค่าคอนฟิกในรูปที่ 4

ภาพประกอบของการเปลี่ยนสถานะที่เป็นไปได้จะแสดงในไดอะแกรมสถานะ ASM (รูปที่ 5)

สำเนา EVAL ที่ล่าช้าเล็กน้อยถูกใช้เป็นการรีเซ็ต ASM ในแต่ละรอบ สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่า wewways เริ่มต้นจาก STATE0 หลังจากเงื่อนไขการรีเซ็ต ASM สัญญาณ EVAL จะถูกตรวจสอบโดย ASM ที่แต่ละแผ่น เฉพาะขอบที่เพิ่มขึ้นเร็วที่สุดเท่านั้นที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะออกจาก STATE0 ขอบที่เพิ่มขึ้นจากแผ่นรองอื่น ๆ ที่ตามมาจะถูกละเว้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสถานะเพียงครั้งเดียวเท่านั้นที่ทำได้ ทั้งนี้เป็นเพราะวิธีที่เรากำหนดค่า ASM ดังแสดงในรูปที่ 6 สถานะเอาต์พุต ASM ทั้ง 6 สถานะสอดคล้องกับแผ่นรองเซกเตอร์เพียงแผ่นเดียว แลตช์ DFF รักษาผลลัพธ์ ASM ให้คงที่ ดังนั้นจึงไม่มีการสลับเอาต์พุตสุดท้ายระหว่างการรีเซ็ต ASM ขั้วที่ต้องการสำหรับการขับเคลื่อนพินเอาต์พุต NMOS แบบเปิดของเราต้องการให้เรากำหนดค่า DFF ด้วยเอาต์พุตแบบกลับด้าน

ขั้นตอนที่ 3: ผลการทดสอบ

ภาพถ่ายด้านล่างแสดงต้นแบบคร่าวๆ ที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังใช้พลังงานต่ำโดยวัดได้เพียง 5 uA สำหรับ GreenPAK เลย์เอาต์ของแผ่นรองและที่ปัดน้ำฝนได้รับการขยายให้ใหญ่สุดเพื่อสัญญาณที่แรงที่สุด พบว่าต้นแบบมีภูมิคุ้มกันต่อการรบกวน RF ที่รุนแรงเช่นหลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาดใหญ่และวิทยุ 5 W 145 MHz อาจเป็นเพราะแผ่นอิเล็กโทรดทั้งหมดได้รับการรบกวนในโหมดทั่วไป

เป็นไปได้ที่จะจัดวางแผ่นอิเล็กโทรดและขนาดของที่ปัดน้ำฝน เพื่อไม่ให้มีแผ่นรอง 2 แผ่นซ้อนทับกันกับที่ปัดน้ำฝนในตำแหน่งใดๆ สิ่งนี้อาจไม่จำเป็นจริงๆ เนื่องจากวงจรอนุญาโตตุลาการ ASM จะอนุญาตให้รัฐเดียวเท่านั้นที่ถูกต้อง แม้ในกรณีที่มีขอบเพิ่มขึ้น 2 ขอบพร้อมกัน นั่นเป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ทำให้การออกแบบนี้แข็งแกร่ง ความไวที่ดีเกิดขึ้นได้ด้วยเลย์เอาต์ของบอร์ดที่มีรอยเชื่อมระหว่างแพดที่แคบมาก และมีความยาวเท่ากัน ดังนั้นความจุรวมของแพดแต่ละเซกเตอร์จะจับคู่กับส่วนอื่นๆ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอาจมีส่วนกักทางกลไกสำหรับที่ปัดน้ำฝนจึง "คลิก" เมื่ออยู่กึ่งกลางที่ตำแหน่งแต่ละตำแหน่ง และยังให้สัมผัสที่ดีอีกด้วย

GreenPAK CMIC ของ ConclusionDialog นำเสนอโซลูชันที่ใช้พลังงานต่ำ ทนทาน และครบถ้วนสำหรับสวิตช์โรตารี่ที่มีความน่าเชื่อถือสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น ตัวจับเวลากลางแจ้งและการควบคุมที่ต้องการการทำงานที่เสถียรและยาวนาน