Mode d'emploi : un encodeur rotatif sans contact : 3 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Cette note d'application décrit comment concevoir un commutateur rotatif ou un encodeur de haute fiabilité à l'aide d'un Dialog GreenPAK™. Cette conception de commutateur est sans contact et ignore donc l'oxydation et l'usure des contacts. Il est idéal pour une utilisation à l'extérieur où il y a de l'humidité à long terme, de la poussière, des températures extrêmes, etc. Dialogue GreenPAK SLG46537: Le GreenPAK CMIC fournit toutes les fonctions de circuit pour cette conception. Il génère un signal (EVAL) pour un rapport signal/bruit amélioré, reçoit des entrées de chaque plot de secteur du commutateur rotatif et interprète chaque plot de secteur à l'aide de la machine à états asynchrone (ASM) pour garantir une seule sélection de commutateur.

Ci-dessous, nous avons décrit les étapes nécessaires pour comprendre comment la solution a été programmée pour créer un encodeur rotatif sans contact. Cependant, si vous souhaitez simplement obtenir le résultat de la programmation, téléchargez le logiciel GreenPAK pour afficher le fichier de conception GreenPAK déjà terminé. Branchez le kit de développement GreenPAK à votre ordinateur et appuyez sur programme pour créer le convertisseur 8Ch PWM en modulation de position d'impulsion.

Étape 1: Concept de conception

Cette conception fonctionne par synchronisation. Il génère un signal d'horloge (EVAL) pour remonter lentement chaque plot de secteur à travers des résistances externes de 100 kohms (Figure 1). Le signal EVAL est couplé capacitivement au « racleur » central qui entraîne le front montant du plot de secteur sélectionné plus rapidement que tous les autres (rapide sur la figure 1). La machine à états asynchrone (ASM) GreenPAK évalue ensuite quel front montant est arrivé en premier et le résultat est verrouillé. L'avantage de la conception de couplage capacitif est la fiabilité. Que l'encodeur soit construit capacitif et s'use ensuite en connexion directe, ou en connexion directe construite puis se dégrade (s'oxyde) en capacitif, il fonctionne toujours. Le schéma de niveau supérieur de la figure 1 montre les sorties connectées aux LED externes à des fins de démonstration.

La figure 2 est une capture d'oscilloscope montrant la différence de temps de montée d'un plot de secteur sur lequel le curseur de sélection est aligné, par rapport au temps de montée des autres plots non sélectionnés. Le delta T est de 248 nS, ce qui est plus que suffisant pour que la machine d'état asynchrone (ASM) GreenPAK se résolve.

L'ASM peut résoudre en moins d'une nanoseconde, et son circuit d'arbitrage interne garantit qu'un seul état est valide. Par conséquent, une seule sortie sera enregistrée à la fois.

Étape 2: Mise en œuvre de la conception GreenPAK

Le schéma programmé dans le GreenPAK CMIC est illustré à la figure 3.

Pour économiser de l'énergie, le signal EVAL est généré à une fréquence appropriée au temps de réponse de l'application. L'oscillateur basse fréquence est utilisé et subdivisé en CNT2. Dans cet exemple, il est d'environ 16 Hz. Voir les paramètres de configuration dans la Figure 4.

L'illustration des transitions d'état possibles est montrée dans le diagramme d'état ASM (Figure 5).

Une copie légèrement retardée d'EVAL est utilisée comme réinitialisation ASM à chaque cycle. Cela garantit que nous commençons toujours à partir de STATE0. Après la condition de réinitialisation de l'ASM, le signal EVAL est surveillé par l'ASM sur chacun des plots. Seul le premier front montant provoquera la transition d'état hors de STATE0. Tout front montant ultérieur provenant d'autres plots sera ignoré car une seule transition d'état est possible. Cela est également dû à la façon dont nous avons configuré l'ASM, comme illustré à la figure 6. Chacun des 6 états de sortie de l'ASM correspond à un seul des plots de secteur. Les verrous DFF maintiennent le résultat de l'ASM stable de sorte qu'il n'y ait pas de commutation de la sortie finale pendant la réinitialisation de l'ASM. La polarité souhaitée pour piloter nos broches de sortie NMOS à drain ouvert nous oblige à configurer les DFF avec des sorties inversées.

Étape 3: Résultats des tests

Les photos ci-dessous montrent un prototype brut, pleinement opérationnel. Il est également de faible puissance, ne mesurant que 5 uA pour le GreenPAK. La disposition des tampons et de l'essuie-glace est maximisée pour un signal plus fort. Le prototype s'est avéré immunisé contre les fortes interférences RF telles que les grosses ampoules fluorescentes et la radio 5 W 145 MHz. Ceci est probablement dû au fait que tous les pads reçoivent les interférences en mode commun.

Il est possible de disposer les dimensions des tampons et des essuie-glaces afin qu'il n'y ait pas de chevauchement de 2 tampons en même temps sur l'essuie-glace dans n'importe quelle position. Cela peut ne pas être vraiment nécessaire puisque le circuit d'arbitrage ASM permettra qu'un seul des états soit valide, même en cas de 2 fronts montants simultanés. C'est une autre raison pour laquelle cette conception est robuste. Une bonne sensibilité est obtenue avec la disposition de la carte ayant des traces d'interconnexion avec les plots très étroites et de longueur égale les unes aux autres, de sorte que la capacité totale de chaque plot de secteur correspond aux autres. Un produit final pourrait inclure des crans mécaniques pour l'essuie-glace afin qu'il « clique » lorsqu'il est centré sur chacune des positions, et offre également une agréable sensation tactile.

Le GreenPAK CMIC de ConclusionDialog offre une solution basse consommation, robuste et complète pour ce commutateur rotatif à haute fiabilité. Il est idéal pour les applications telles que les minuteries et les commandes extérieures qui nécessitent un fonctionnement stable et à long terme.