Driver del motore dell'orologio analogico: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Anche in un mondo digitale, i classici orologi analogici hanno uno stile senza tempo che è destinato a restare. Possiamo utilizzare un CMIC GreenPAK™ a doppio binario per implementare tutte le funzioni elettroniche attive necessarie in un orologio analogico, inclusi driver del motore e oscillatore al quarzo. I GreenPAK sono piccoli dispositivi a basso costo che si adattano perfettamente agli orologi intelligenti. Come dimostrazione facile da costruire, ho ottenuto un orologio da parete economico, rimosso la scheda esistente e sostituito tutta l'elettronica attiva con un dispositivo GreenPAK.

Puoi seguire tutti i passaggi per capire come il chip GreenPAK è stato programmato per controllare Analog Clock Motor Driver. Tuttavia, se desideri semplicemente creare facilmente il driver del motore dell'orologio analogico senza dover passare attraverso tutti i circuiti interni, scarica il software GreenPAK per visualizzare il file di progettazione GreenPAK del driver del motore dell'orologio analogico già completato. Collega il kit di sviluppo GreenPAK al tuo computer e premi "programma" per creare l'IC personalizzato per controllare il driver del motore dell'orologio analogico. Il prossimo passo discuterà la logica che si trova all'interno del file di progettazione GreenPAK del driver del motore dell'orologio analogico per coloro che sono interessati a capire come funziona il circuito.

Passaggio 1: sfondo: motori passo-passo tipo Lavet

Un tipico orologio analogico utilizza un motore passo-passo di tipo Lavet per far girare il pignone del meccanismo dell'orologio. È un motore monofase costituito da uno statore piatto (parte stazionaria del motore) con una bobina induttiva avvolta attorno a un braccio. Tra i bracci dello statore si trova il rotore (parte mobile del motore) che consiste in un magnete permanente circolare con un pignone fissato alla sommità di esso. Il pignone accoppiato ad altri ingranaggi muove le lancette dell'orologio. Il motore funziona alternando la polarità della corrente nella bobina dello statore con una pausa tra i cambi di polarità. Durante gli impulsi di corrente, il magnetismo indotto spinge il motore ad allineare i poli del rotore e dello statore. Mentre la corrente è disattivata, il motore viene tirato in una delle altre due posizioni da una forza riluttante. Queste posizioni di riposo a riluttanza sono progettate dalla progettazione di non uniformità (tacche) nell'alloggiamento del motore in metallo in modo che il motore ruoti in una direzione (vedere la Figura 1).

Passaggio 2: driver del motore

Il design allegato utilizza un SLG46121V per produrre le forme d'onda di corrente richieste attraverso la bobina dello statore. 2 uscite push-pull separate sull'IC (etichettate M1 e M2) si collegano a ciascuna estremità della bobina e guidano gli impulsi alternati. È necessario utilizzare le uscite push-pull affinché questo dispositivo funzioni correttamente. La forma d'onda è costituita da un impulso di 10 ms al secondo, alternato tra M1 e M2 ad ogni impulso. Gli impulsi vengono creati con pochi blocchi pilotati da un semplice circuito oscillatore a cristallo da 32,768 kHz. Il blocco OSC ha convenientemente divisori incorporati per aiutare a dividere il clock a 32,768 kHz. CNT1 emette un impulso di clock ogni secondo. Questo impulso attiva un circuito one-shot di 10 ms. Due LUT (etichettate 1 e 2) demultiplexano l'impulso di 10 ms ai pin di uscita. Gli impulsi vengono passati a M1 quando l'uscita DFF5 è alta, M2 quando è bassa.

Passaggio 3: oscillatore a cristallo

L'oscillatore al cristallo da 32,768 kHz utilizza solo due blocchi di pin sul chip. PIN12 (OSC_IN) è impostato come ingresso digitale a bassa tensione (LVDI), che ha una corrente di commutazione relativamente bassa. Il segnale dal PIN12 si alimenta nell'OE del PIN10 (FEEDBACK_OUT). Il PIN10 è configurato come uscita a 3 stati con ingresso cablato a massa, facendolo agire come un'uscita NMOS a drain aperto. Questo percorso del segnale si inverte naturalmente, quindi non è necessario nessun altro blocco. Esternamente, l'uscita del PIN 10 è portata a VDD2 (PIN11) da una resistenza da 1MΩ (R4). Sia il PIN10 che il PIN12 sono alimentati dal binario VDD2, che a sua volta è un resistore da 1 MΩ limitato in corrente a VDD. R1 è un resistore di retroazione per polarizzare il circuito invertente e R2 limita l'unità di uscita. L'aggiunta del cristallo e dei condensatori completa il circuito dell'oscillatore Pierce come mostrato nella Figura 3.

Passaggio 4: risultati

VDD era alimentato da una batteria a bottone al litio CR2032 che fornisce in genere 3,0 V (3,3 V quando è fresca). La forma d'onda di uscita consiste in impulsi alternati di 10 ms come mostrato di seguito nella Figura 4. In media su un minuto, l'assorbimento di corrente misurato era di circa 97 uA compreso il motore. Senza il motore, l'assorbimento di corrente era di 2,25 µA.

Conclusione

Questa nota applicativa fornisce una dimostrazione GreenPAK di una soluzione completa per il pilotaggio di un motore passo-passo con orologio analogico e può essere la base per altre soluzioni più specializzate. Questa soluzione utilizza solo una parte delle risorse GreenPAK, il che lascia l'IC aperto a funzioni aggiuntive lasciate solo alla tua immaginazione.