Analog klokke motor driver: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Selv i en digital verden har klassiske analoge klokker en tidløs stil som er kommet for å bli. Vi kan bruke en dual-rail GreenPAK ™ CMIC til å implementere alle de aktive elektroniske funksjonene som trengs i en analog klokke, inkludert motordriver og krystalloscillator. GreenPAK-er er små, rimelige enheter som passer rett sammen med smarte klokker. Som en lett å bygge demonstrasjon skaffet jeg meg en billig veggklokke, fjernet det eksisterende kortet og byttet ut all aktiv elektronikk med én GreenPAK-enhet.

Du kan gå gjennom alle trinnene for å forstå hvordan GreenPAK -brikken er programmert til å kontrollere Analog Clock Motor Driver. Imidlertid, hvis du bare enkelt vil lage den analoge klokkemotordriveren uten å måtte gå gjennom alle de indre kretsene, kan du laste ned GreenPAK -programvare for å se den allerede fullførte Analog Clock Motor Driver GreenPAK Design File. Koble GreenPAK Development Kit til datamaskinen din og trykk "program" for å lage den egendefinerte ICen for å styre din analoge klokkemotordriver. Det neste trinnet vil diskutere logikken som er inne i designfilen for Analog Clock Motor Driver GreenPAK for de som er interessert i å forstå hvordan kretsen fungerer.

Trinn 1: Bakgrunn: Lavet Stepper Motors

En typisk analog klokke bruker en trinnmotor av Lavet -type for å snu tannhjulet til klokkemekanismen. Det er en enfaset motor som består av en flat stator (stasjonær del av motoren) med en induktiv spole viklet rundt en arm. Mellom statorens armer ligger rotoren (bevegelige deler av motoren) som består av en sirkulær permanentmagnet med et tannhjul som er festet på toppen av den. Tannhjulet sammen med andre gir beveger klokkeviserne. Motoren fungerer ved å veksle polariteten til strømmen i statorspolen med en pause mellom polaritetsendringene. Under strømpulser trekker den induserte magnetismen motoren for å justere polene til rotoren og statoren. Mens strømmen er av, trekkes motoren til en av to andre stillinger av motvillig kraft. Disse motviljen hvilestillinger er konstruert av utformingen av ujevnheter (hakk) i metallmotorhuset slik at motoren roterer i en retning (se figur 1).

Trinn 2: Motordriver

Den vedlagte designen bruker en SLG46121V for å produsere de nødvendige strømbølgeformene gjennom statorspolen. Separate 2x push-pull-utganger på IC (merket M1 og M2) kobles til hver ende av spolen, og driver de vekslende pulser. Det er nødvendig å bruke push-pull-utganger for at denne enheten skal fungere korrekt. Bølgeformen består av en 10 ms puls hvert sekund, vekslende mellom M1 og M2 med hver puls. Impulsene opprettes med bare noen få blokker drevet fra en enkel 32.768 kHz krystalloscillatorkrets. OSC -blokken har praktisk innebygde skillevegger for å dele ned 32.768 kHz -klokken. CNT1 sender ut en klokkepuls hvert sekund. Denne pulsen utløser en 10 ms one-shot krets. To LUT -er (merket 1 og 2) demultiplexer 10 ms -pulsen til utgangspinnene. Pulser sendes til M1 når DFF5 -utgangen er høy, M2 når den er lav.

Trinn 3: Krystalloscillator

Den 32.768 kHz krystalloscillatoren bruker bare to pinneblokker på brikken. PIN12 (OSC_IN) er angitt som en lavspennings digital inngang (LVDI), som har relativt lav bryterstrøm. Signalet fra PIN12 mates inn i OE på PIN10 (FEEDBACK_OUT). PIN10 er konfigurert som en 3-staters utgang med inngang kablet til bakken, noe som gjør at den fungerer som en åpen drenering NMOS-utgang. Denne signalveien inverterer naturlig, så ingen annen blokk er nødvendig. Eksternt trekkes PIN 10 -utgangen opp til VDD2 (PIN11) av en 1MΩ motstand (R4). Både PIN10 og PIN12 drives av VDD2-skinnen, som igjen er en begrenset 1 MΩ motstand til VDD. R1 er en tilbakemeldingsmotstand for å snu den inverterende kretsen, og R2 begrenser utgangsdriften. Tilsetning av krystall og kondensatorer fullfører Pierce -oscillatorkretsen som vist i figur 3.

Trinn 4: Resultater

VDD ble drevet av et CR2032 litiummyntbatteri som vanligvis gir 3,0 V (3,3 V når det er friskt). Utgangsbølgeformen består av vekslende 10 ms pulser som vist nedenfor i figur 4. I gjennomsnitt over et minutt var den målte strømforbruket omtrent 97 uA inkludert motordriften. Uten motoren var strømforbruket 2,25 µA.

Konklusjon

Dette søknadsnotatet gir en GreenPAK -demonstrasjon av en komplett løsning for å kjøre en analog klokke -trinnmotor og kan være grunnlaget for andre mer spesialiserte løsninger. Denne løsningen bruker bare en del av GreenPAK -ressursene, noe som gjør at IC -en er åpen for flere funksjoner som bare er igjen for fantasien din.