Analog urmotordriver: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Selv i en digital verden har klassiske analoge ure en tidløs stil, der er kommet for at blive. Vi kan bruge en dual-rail GreenPAK ™ CMIC til at implementere alle de aktive elektroniske funktioner, der er nødvendige i et analogt ur, herunder motordriver og krystaloscillator. GreenPAK'er er billige, bittesmå enheder, der passer perfekt til smarte ure. Som en let at bygge demonstration fik jeg et billigt vægur, fjernede det eksisterende kort og udskiftede al den aktive elektronik med en GreenPAK-enhed.

Du kan gå igennem alle trin for at forstå, hvordan GreenPAK -chippen er programmeret til at styre Analog Clock Motor Driver. Men hvis du bare let vil oprette den analoge urmotordriver uden at skulle gennemgå alle de indre kredsløb, skal du downloade GreenPAK -software for at se den allerede gennemførte analoge urmotordriver GreenPAK -designfil. Tilslut GreenPAK Development Kit til din computer, og tryk på "program" for at oprette den brugerdefinerede IC til at styre din analoge urmotordriver. Det næste trin vil diskutere logikken i den analoge urmotordriver GreenPAK -designfil for dem, der er interesserede i at forstå, hvordan kredsløbet fungerer.

Trin 1: Baggrund: Lavet -steppermotorer

Et typisk analogt ur bruger en trinmotor af Lavet -type til at dreje tandhjulet på urmekanismen. Det er en enfaset motor, der består af en flad stator (stationær del af motoren) med en induktiv spole viklet omkring en arm. Mellem statorens arme ligger rotoren (motorens bevægelige del), som består af en cirkulær permanentmagnet med et tandhjulsgear fastgjort til toppen af den. Tandhjulet gearet med andre gear bevæger urets visere. Motoren fungerer ved at skifte polariteten af strømmen i statorspolen med en pause mellem polaritetsændringerne. Under strømimpulser trækker den inducerede magnetisme motoren for at justere rotorens og statorens poler. Mens strømmen er slukket, trækkes motoren til en af to andre positioner af modvillig kraft. Disse modvilje hvilestillinger er konstrueret af designet af uensartetheder (hak) i metalmotorhuset, så motoren roterer i en retning (se figur 1).

Trin 2: Motor driver

Det vedhæftede design bruger en SLG46121V til at producere de nødvendige strømbølgeformer gennem statorspolen. Separate 2x push-pull-udgange på IC (mærket M1 og M2) forbindes til hver ende af spolen, og driver de vekslende impulser. Det er nødvendigt at bruge push-pull-udgange for at denne enhed fungerer korrekt. Bølgeformen består af en 10 ms puls hvert sekund, der skifter mellem M1 og M2 med hver puls. Impulserne skabes med blot et par blokke drevet fra et simpelt 32.768 kHz krystaloscillator kredsløb. OSC -blokken har bekvemt indbyggede skillevægge, der hjælper med at dele 32.768 kHz uret ned. CNT1 udsender en urpuls hvert sekund. Denne puls udløser et 10 ms one-shot kredsløb. To LUT'er (mærket 1 og 2) demultiplekser 10 ms pulsen til udgangsstifterne. Impulser sendes til M1, når DFF5 -udgangen er høj, M2 når den er lav.

Trin 3: Krystaloscillator

Den 32.768 kHz krystaloscillator bruger kun to pin blokke på chippen. PIN12 (OSC_IN) er indstillet som en lavspændings digital indgang (LVDI), som har en relativt lav koblingsstrøm. Signalet fra PIN12 føder til OE for PIN10 (FEEDBACK_OUT). PIN10 er konfigureret som en 3-tilstands udgang med input forbundet til jord, hvilket får den til at fungere som en åben dræn NMOS-udgang. Denne signalsti vender naturligt, så der er ikke brug for anden blok. Eksternt trækkes PIN 10 -udgangen op til VDD2 (PIN11) af en 1MΩ modstand (R4). Både PIN10 og PIN12 drives af VDD2-skinnen, som igen er strømbegrænset 1 MΩ modstand til VDD. R1 er en feedbackmodstand til at forspænde det inverterende kredsløb, og R2 begrænser udgangsdrevet. Tilføjelse af krystallen og kondensatorerne fuldender Pierce -oscillator -kredsløbet som vist i figur 3.

Trin 4: Resultater

VDD blev drevet af et CR2032 lithium møntbatteri, der typisk giver 3,0 V (3,3 V, når det er frisk). Outputbølgeformen består af skiftevis 10 ms pulser som vist nedenfor i figur 4. I gennemsnit over et minut var den målte strømforbrug cirka 97 uA inklusive motordrevet. Uden motoren var strømforbruget 2,25 µA.

Konklusion

Denne applikationsnotat giver en GreenPAK -demonstration af en komplet løsning til at køre en analog ur -trinmotor og kan være grundlaget for andre mere specialiserede løsninger. Denne løsning bruger kun en del af GreenPAK -ressourcerne, hvilket efterlader IC'en åben for yderligere funktioner, der kun er overladt til din fantasi.