Как: бесконтактный поворотный энкодер: 3 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

В этом примечании к применению описывается, как разработать высоконадежный поворотный переключатель или энкодер с использованием Dialog GreenPAK ™. Эта конструкция переключателя является бесконтактной и поэтому не учитывает окисление и износ контактов. Он идеально подходит для использования на открытом воздухе, где есть длительная влажность, пыль, экстремальные температуры и т. Д. Dialog GreenPAK SLG46537: GreenPAK CMIC обеспечивает все функции схемы для этой конструкции. Он генерирует сигнал (EVAL) для улучшения отношения сигнал / шум, принимает входные данные от каждой секторной площадки поворотного переключателя и интерпретирует каждую секторную площадку с помощью асинхронного конечного автомата (ASM), чтобы гарантировать выбор только одного переключателя.

Ниже мы описали шаги, необходимые для понимания того, как было запрограммировано решение для создания бесконтактного поворотного энкодера. Однако, если вы просто хотите получить результат программирования, загрузите программное обеспечение GreenPAK, чтобы просмотреть уже заполненный файл дизайна GreenPAK. Подключите GreenPAK Development Kit к компьютеру и нажмите программу для создания преобразователя 8Ch PWM в импульсную модуляцию положения.

Шаг 1: концепция дизайна

Этот дизайн работает по таймингу. Он генерирует тактовый сигнал (EVAL) для медленного подтягивания каждой контактной площадки через внешние резисторы 100 кОм (Рисунок 1). Сигнал EVAL емкостно связан с центральным «дворником», который управляет нарастающим фронтом выбранной секторной площадки быстрее, чем все остальные (быстро на Рисунке 1). Затем асинхронный конечный автомат (ASM) GreenPAK оценивает, какой нарастающий фронт пришел первым, и фиксирует результат. Преимущество емкостной связи заключается в надежности. Независимо от того, является ли энкодер емкостным, а затем изнашивается при прямом подключении, или если он построен напрямую, а затем деградирует (окисляется) до емкостного, он все равно работает. На схеме верхнего уровня на Рисунке 1 показаны выходы, подключенные к внешним светодиодам для демонстрации.

На рис. 2 показан снимок осциллографа, показывающий разницу во времени нарастания секторной контактной площадки с выровненным с ней очистителем селектора по сравнению с временем нарастания других невыбранных контактных площадок. Дельта T составляет 248 нс, что более чем достаточно для разрешения асинхронной машины состояний GreenPAK (ASM).

ASM может разрешиться менее чем за наносекунду, а его внутренняя схема арбитража гарантирует, что действует только одно состояние. Следовательно, в любое время будет регистрироваться только один выход.

Шаг 2: Реализация дизайна GreenPAK

Схема, запрограммированная в CMIC GreenPAK, показана на рисунке 3.

Для экономии энергии сигнал EVAL генерируется со скоростью, соответствующей времени отклика приложения. Используется низкочастотный генератор, который дополнительно разделен на CNT2. В этом примере это примерно 16 Гц. См. Настройки конфигурации на рисунке 4.

Иллюстрация возможных переходов между состояниями показана на диаграмме состояний ASM (рисунок 5).

Копия EVAL с небольшой задержкой используется в качестве сброса ASM с каждым циклом. Это гарантирует, что мы всегда начинаем с STATE0. После условия сброса ASM сигнал EVAL контролируется ASM на каждой из площадок. Только самый ранний нарастающий фронт вызовет переход состояния из STATE0. Любые последующие нарастающие фронты от других контактных площадок будут игнорироваться, поскольку возможен только один переход состояния. Это также связано с тем, как мы настроили ASM, как показано на рисунке 6. Каждое из 6 выходных состояний ASM соответствует только одной из площадок сектора. Защелки DFF поддерживают стабильный результат ASM, так что не происходит переключения конечного выхода во время сброса ASM. Желаемая полярность для управления нашими выходными выводами NMOS с открытым стоком требует, чтобы мы сконфигурировали DFF с инвертированными выходами.

Шаг 3: результаты теста

На фотографиях ниже показан сырой прототип, полностью работоспособный. Он также маломощный, всего 5 мкА для GreenPAK. Расположение колодок и стеклоочистителя максимально для получения самого сильного сигнала. Было обнаружено, что прототип невосприимчив к сильным радиочастотным помехам, таким как большие люминесцентные лампы и радиоприемник мощностью 5 Вт 145 МГц. Вероятно, это связано с тем, что все контактные площадки получают помехи в обычном режиме.

Можно расположить колодки и размеры стеклоочистителя таким образом, чтобы 2 колодки не перекрывались одновременно со стеклоочистителем в любом положении. На самом деле в этом может не быть необходимости, поскольку схема арбитража ASM позволяет только одному из состояний быть действительным, даже в случае 2 одновременных нарастающих фронтов. Это еще одна причина прочности этой конструкции. Хорошая чувствительность достигается за счет того, что компоновка платы имеет очень узкие межсоединительные дорожки к контактным площадкам и равную длину друг другу, поэтому общая емкость каждой секторной контактной площадки совпадает с другими. Конечный продукт может включать механические фиксаторы для дворника, чтобы он «щелкал» при центрировании в каждом из положений, а также создавал приятные тактильные ощущения.

GreenPAK CMIC от ConclusionDialog предлагает маломощное, надежное и полное решение для этого высоконадежного поворотного переключателя. Он идеально подходит для таких применений, как таймеры и средства управления вне помещения, которые требуют стабильной и длительной работы.