ตัวขับมอเตอร์นาฬิกาอะนาล็อก: 4 ขั้นตอน

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

แม้แต่ในโลกดิจิทัล นาฬิกาอะนาล็อกแบบคลาสสิกก็มีสไตล์เหนือกาลเวลาที่จะคงอยู่ต่อไป เราสามารถใช้ GreenPAK™ CMIC แบบรางคู่เพื่อใช้งานฟังก์ชันอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานอยู่ทั้งหมดที่จำเป็นในนาฬิกาอะนาล็อก รวมถึงไดรเวอร์มอเตอร์และคริสตัลออสซิลเลเตอร์ GreenPAKs เป็นอุปกรณ์ขนาดเล็กราคาประหยัดที่เหมาะกับนาฬิกาอัจฉริยะ เพื่อเป็นการสาธิตที่ง่ายต่อการประกอบ ฉันได้รับนาฬิกาแขวนราคาถูก ถอดบอร์ดที่มีอยู่ออก และเปลี่ยนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานอยู่ทั้งหมดด้วยอุปกรณ์ GreenPAK เพียงเครื่องเดียว

คุณสามารถทำตามขั้นตอนทั้งหมดเพื่อทำความเข้าใจว่าชิป GreenPAK ได้รับการตั้งโปรแกรมให้ควบคุม Analog Clock Motor Driver อย่างไร อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการสร้างไดร์เวอร์ Analog Clock Motor แบบง่ายๆ โดยไม่ต้องผ่านวงจรภายในทั้งหมด ให้ดาวน์โหลดซอฟต์แวร์ GreenPAK เพื่อดูไฟล์การออกแบบ GreenPAK ของไดรเวอร์นาฬิกาอะนาล็อกที่เสร็จสมบูรณ์แล้ว เสียบ GreenPAK Development Kit เข้ากับคอมพิวเตอร์ของคุณและกด "program" เพื่อสร้าง IC ที่กำหนดเองเพื่อควบคุม Analog Clock Motor Driver ของคุณ ขั้นตอนต่อไปจะกล่าวถึงตรรกะที่อยู่ภายในไฟล์การออกแบบ GreenPAK ของไดรเวอร์นาฬิกาอะนาล็อก สำหรับผู้ที่สนใจทำความเข้าใจวิธีการทำงานของวงจร

ขั้นตอนที่ 1: พื้นหลัง: Lavet Type Stepper Motors

นาฬิกาอะนาล็อกทั่วไปใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์ชนิด Lavet เพื่อหมุนเฟืองเฟืองของกลไกนาฬิกา เป็นมอเตอร์แบบเฟสเดียวที่ประกอบด้วยสเตเตอร์แบบแบน (ส่วนที่อยู่กับที่ของมอเตอร์) โดยมีขดลวดเหนี่ยวนำพันรอบแขน ระหว่างแขนของสเตเตอร์คือโรเตอร์ (ส่วนที่เคลื่อนที่ของมอเตอร์) ซึ่งประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรแบบวงกลมที่มีเฟืองปีกนกติดอยู่ที่ด้านบน เฟืองปีกนกและเฟืองอื่นๆ จะขยับเข็มนาฬิกา มอเตอร์ทำงานโดยสลับขั้วของกระแสในขดลวดสเตเตอร์โดยมีการหยุดชั่วคราวระหว่างการเปลี่ยนแปลงขั้ว ระหว่างพัลส์ปัจจุบัน สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำจะดึงมอเตอร์เพื่อจัดตำแหน่งขั้วของโรเตอร์และสเตเตอร์ ในขณะที่กระแสไฟดับ มอเตอร์จะถูกดึงไปยังตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งจากสองตำแหน่งโดยใช้แรงที่ไม่เต็มใจ ตำแหน่งที่พักแบบฝืนใจเหล่านี้ได้รับการออกแบบโดยการออกแบบที่ไม่เท่ากัน (รอยบาก) ในตัวเรือนมอเตอร์โลหะเพื่อให้มอเตอร์หมุนไปในทิศทางเดียว (ดูรูปที่ 1)

ขั้นตอนที่ 2: ตัวขับมอเตอร์

การออกแบบที่แนบมานี้ใช้ SLG46121V เพื่อสร้างรูปคลื่นกระแสที่ต้องการผ่านขดลวดสเตเตอร์ แยกเอาต์พุตแบบผลัก-ดึง 2x บน IC (ป้ายชื่อ M1 และ M2) ที่เชื่อมต่อกับปลายแต่ละด้านของคอยล์ และขับพัลส์สลับกัน จำเป็นต้องใช้เอาต์พุตแบบผลักดึงเพื่อให้อุปกรณ์นี้ทำงานได้อย่างถูกต้อง รูปคลื่นประกอบด้วยพัลส์ 10 มิลลิวินาทีต่อวินาที สลับระหว่าง M1 และ M2 กับแต่ละพัลส์ พัลส์ถูกสร้างขึ้นด้วยเพียงไม่กี่ช่วงตึกที่ขับเคลื่อนจากวงจรออสซิลเลเตอร์คริสตัลขนาด 32.768 kHz ธรรมดา บล็อก OSC ได้สร้างตัวแบ่งอย่างสะดวกเพื่อช่วยแบ่งนาฬิกา 32.768 kHz CNT1 ส่งสัญญาณนาฬิกาทุกวินาที พัลส์นี้กระตุ้นวงจรช็อตเดียว 10 มิลลิวินาที LUT สองตัว (ที่มีป้ายกำกับ 1 และ 2) ทำการแยกสัญญาณพัลส์ 10 ms ไปยังพินเอาต์พุต พัลส์จะถูกส่งไปยัง M1 เมื่อเอาต์พุต DFF5 สูง M2 เมื่อต่ำ

ขั้นตอนที่ 3: Crystal Oscillator

คริสตัลออสซิลเลเตอร์ 32.768 kHz ใช้บล็อกพินเพียงสองพินบนชิป PIN12 (OSC_IN) ถูกกำหนดให้เป็นอินพุตดิจิตอลแรงดันต่ำ (LVDI) ซึ่งมีกระแสสลับค่อนข้างต่ำ สัญญาณจาก PIN12 ป้อนเข้า OE ของ PIN10 (FEEDBACK_OUT) PIN10 ได้รับการกำหนดค่าเป็นเอาต์พุต 3 สถานะพร้อมอินพุตแบบต่อสายดิน ทำให้ทำงานเหมือนเอาต์พุต NMOS แบบเปิดโล่ง เส้นทางสัญญาณนี้จะกลับด้านโดยธรรมชาติ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีบล็อกอื่น ภายนอก เอาต์พุต PIN 10 จะถูกดึงขึ้นเป็น VDD2 (PIN11) โดยใช้ตัวต้านทาน 1MΩ (R4) ทั้ง PIN10 และ PIN12 ใช้พลังงานจากราง VDD2 ซึ่งในทางกลับกันจะมีตัวต้านทาน 1 MΩ ต่อ VDD ที่จำกัดในปัจจุบัน R1 เป็นตัวต้านทานป้อนกลับเพื่อไบอัสวงจรกลับด้าน และ R2 จำกัดไดรฟ์เอาท์พุต การเพิ่มคริสตัลและตัวเก็บประจุจะทำให้วงจร Pierce oscillator สมบูรณ์ดังแสดงในรูปที่ 3

ขั้นตอนที่ 4: ผลลัพธ์

VDD ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมแบบเหรียญ CR2032 ซึ่งโดยทั่วไปจะให้พลังงาน 3.0 V (3.3 V เมื่อแบตเตอรี่สด) รูปคลื่นสัญญาณเอาท์พุตประกอบด้วยพัลส์ 10 มิลลิวินาทีสลับกันดังแสดงด้านล่างในรูปที่ 4 โดยเฉลี่ยในหนึ่งนาที กระแสไฟฟ้าที่วัดได้คือ 97 uA รวมมอเตอร์ไดรฟ์ หากไม่มีมอเตอร์ กระแสที่ดึงออกมาคือ 2.25 µA

บทสรุป

เอกสารการใช้งานนี้แสดงการสาธิต GreenPAK ของโซลูชันที่สมบูรณ์สำหรับการขับเคลื่อนสเต็ปเปอร์มอเตอร์นาฬิกาอะนาล็อก และสามารถเป็นพื้นฐานสำหรับโซลูชันเฉพาะด้านอื่นๆ โซลูชันนี้ใช้ทรัพยากร GreenPAK บางส่วนเท่านั้น ซึ่งทำให้ IC เปิดกว้างสำหรับฟังก์ชันเพิ่มเติมเหลือเพียงจินตนาการของคุณ