Analog klockmotordrivrutin: 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Även i en digital värld har klassiska analoga klockor en tidlös stil som är här för att stanna. Vi kan använda en dual-rail GreenPAK ™ CMIC för att implementera alla aktiva elektroniska funktioner som behövs i en analog klocka, inklusive motordrivrutin och kristalloscillator. GreenPAK är små, billiga enheter som passar rätt in med smarta klockor. Som en enkel att bygga demonstration fick jag en billig väggklocka, tog bort det befintliga kortet och bytte ut all aktiv elektronik mot en GreenPAK-enhet.

Du kan gå igenom alla steg för att förstå hur GreenPAK -chipet har programmerats för att styra Analog Clock Motor Driver. Men om du bara enkelt vill skapa den analoga klockmotordrivrutinen utan att behöva gå igenom alla de inre kretsarna, ladda ner GreenPAK -programvara för att se den redan färdiga analoga klockmotordrivrutinen GreenPAK -designfilen. Anslut GreenPAK Development Kit till din dator och tryck på "program" för att skapa den anpassade IC: n för att styra din analoga klockmotordrivrutin. Nästa steg kommer att diskutera logiken i designfilen för Analog Clock Motor Driver GreenPAK för dem som är intresserade av att förstå hur kretsen fungerar.

Steg 1: Bakgrund: Steppmotorer av Lavet -typ

En typisk analog klocka använder en stegmotor av Lavet -typ för att vrida klockmekanismens kugghjul. Det är en enfasmotor som består av en platt stator (stillastående del av motorn) med en induktiv spole lindad runt en arm. Mellan statorns armar ligger rotorn (rörlig del av motorn) som består av en cirkulär permanentmagnet med ett kugghjul fäst på toppen av den. Kugghjulet i kombination med andra kugghjul flyttar klockan. Motorn fungerar genom att växla polariteten i strömmen i statorspolen med en paus mellan polaritetsförändringarna. Under strömpulser drar den inducerade magnetismen motorn för att rikta in rotorns och statorns poler. Medan strömmen är avstängd dras motorn till ett av två andra lägen med motvillig kraft. Dessa viljeställningar för motvilja konstrueras av utformningen av ojämnheter (hack) i metallmotorhuset så att motorn roterar i en riktning (se figur 1).

Steg 2: Motorförare

Den bifogade designen använder en SLG46121V för att producera de nödvändiga strömvågformerna genom statorspolen. Separata 2x push-pull-utgångar på IC (märkt M1 och M2) ansluts till varje ände av spolen och driver alternerande pulser. Det är nödvändigt att använda push-pull-utgångar för att denna enhet ska fungera korrekt. Vågformen består av en 10 ms puls varje sekund, som växlar mellan M1 och M2 med varje puls. Pulserna skapas med bara några block som drivs från en enkel 32.768 kHz kristalloscillatorkrets. OSC -blocket har bekvämt inbyggda avdelare för att dela upp 32.768 kHz -klockan. CNT1 matar ut en klockpuls varje sekund. Denna puls utlöser en 10 ms one-shot-krets. Två LUT (märkta 1 och 2) demultiplexerar 10 ms puls till utgångsstiften. Pulser överförs till M1 när DFF5 -utgången är hög, M2 när den är låg.

Steg 3: Kristalloscillator

Kristalloscillatorn på 32.768 kHz använder bara två stiftblock på chipet. PIN12 (OSC_IN) är inställd som en lågspännings digital ingång (LVDI), som har relativt låg kopplingsström. Signalen från PIN12 matas in i OE för PIN10 (FEEDBACK_OUT). PIN10 är konfigurerad som en 3-statig utgång med ingång ansluten till jord, vilket gör att den fungerar som en öppen dränering NMOS-utgång. Denna signalväg inverterar naturligtvis, så inget annat block behövs. Externt dras PIN 10 -utgången upp till VDD2 (PIN11) med ett 1MΩ motstånd (R4). Både PIN10 och PIN12 drivs av VDD2-skenan, som i sin tur är strömbegränsat 1 MΩ motstånd till VDD. R1 är ett återkopplingsmotstånd för att förspänna den inverterande kretsen, och R2 begränsar utmatningsenheten. Att lägga till kristallen och kondensatorerna slutför Pierce -oscillatorkretsen som visas i figur 3.

Steg 4: Resultat

VDD drivs av ett CR2032 litiummyntbatteri som vanligtvis ger 3,0 V (3,3 V när det är färskt). Utgångsvågformen består av alternerande 10 ms pulser som visas nedan i figur 4. I genomsnitt över en minut var den uppmätta strömdragningen ungefär 97 uA inklusive motordriften. Utan motorn var strömdragningen 2,25 µA.

Slutsats

Denna ansökningsanteckning ger en GreenPAK -demonstration av en komplett lösning för att köra en analog klockstegmotor och kan vara grunden för andra mer specialiserade lösningar. Den här lösningen använder bara en del av GreenPAK -resurserna, vilket gör att IC: n är öppen för ytterligare funktioner som bara är kvar för din fantasi.