Como: um codificador rotativo sem contato: 3 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Esta nota de aplicação descreve como projetar uma chave rotativa ou codificador de alta confiabilidade usando um Dialog GreenPAK ™. Este projeto da chave é sem contato e, portanto, ignora a oxidação e o desgaste por contato. É ideal para uso ao ar livre onde há umidade de longo prazo, poeira, temperaturas extremas, etc. Dialog GreenPAK SLG46537: O GreenPAK CMIC fornece todas as funções de circuito para este projeto. Ele gera um sinal (EVAL) para melhorar a relação sinal-ruído, recebe entradas de cada bloco de setor da chave rotativa e interpreta cada bloco de setor usando o Asynchronous State Machine (ASM) para garantir apenas uma seleção de switch.

Abaixo, descrevemos as etapas necessárias para entender como a solução foi programada para criar um codificador rotativo sem contato. No entanto, se você deseja apenas obter o resultado da programação, baixe o software GreenPAK para visualizar o arquivo de design GreenPAK já concluído. Conecte o GreenPAK Development Kit ao seu computador e acesse o programa para criar o conversor 8Ch PWM para modulação de posição de pulso.

Etapa 1: conceito de design

Este projeto funciona por tempo. Ele gera um sinal de relógio (EVAL) para puxar lentamente cada bloco de setor por meio de resistores externos de 100 kohm (Figura 1). O sinal EVAL é capacitivamente acoplado ao “limpador” central que aciona a borda ascendente do bloco de setor selecionado mais rápido do que todos os outros (rápido na Figura 1). O GreenPAK Asynchronous State Machine (ASM) avalia então qual borda de subida chegou primeiro e o resultado é travado. A vantagem do projeto de acoplamento capacitivo é a confiabilidade. Quer o codificador seja capacitivo e depois se desgasta para a conexão direta ou uma conexão direta construída e depois se degrada (oxida) para capacitivo, ele ainda funciona. O esquema de nível superior na Figura 1 mostra as saídas conectadas a LEDs externos para demonstração.

A Figura 2 é uma captura do osciloscópio que mostra a diferença no tempo de subida de um bloco de setor com o limpador de seletor alinhado com ele, em relação ao tempo de aumento dos outros blocos não selecionados. O delta T é 248 nS, que é uma margem mais do que suficiente para a GreenPAK Asynchronous State Machine (ASM) resolver.

O ASM pode resolver em menos de um nanossegundo e seu circuito de arbitragem interno garante que apenas um estado é válido. Portanto, apenas uma saída será registrada por vez.

Etapa 2: Implementação do Projeto GreenPAK

O esquema programado no GreenPAK CMIC é mostrado na Figura 3.

Para economizar energia, o sinal EVAL é gerado a uma taxa apropriada para o tempo de resposta do aplicativo. O oscilador de baixa frequência é usado e posteriormente dividido com CNT2. Neste exemplo, é de aproximadamente 16 Hz. Veja as definições de configuração na Figura 4.

A ilustração das possíveis transições de estado é mostrada no diagrama de estado ASM (Figura 5).

Uma cópia ligeiramente atrasada do EVAL é usada como um reset do ASM a cada ciclo. Isso garante que sempre comecemos em STATE0. Após a condição de reinicialização do ASM, o sinal EVAL é monitorado pelo ASM em cada um dos blocos. Apenas a primeira borda de subida causará a transição de estado de STATE0. Quaisquer bordas de subida subsequentes de outros pads serão ignoradas, uma vez que apenas uma transição de estado é possível. Isso também se deve à maneira como configuramos o ASM, conforme mostrado na Figura 6. Cada um dos 6 estados de saída do ASM corresponde a apenas um dos blocos de setor. As travas DFF mantêm o resultado ASM estável para que não haja comutação da saída final durante a reinicialização do ASM. A polaridade desejada para conduzir nossos pinos de saída NMOS de dreno aberto exige que configuremos os DFFs com saídas invertidas.

Etapa 3: Resultados do teste

As fotos abaixo mostram um protótipo bruto, totalmente operacional. Também é de baixa potência, medindo apenas 5 uA para o GreenPAK. O layout dos pads e do limpador é maximizado para o sinal mais forte. O protótipo foi considerado imune a forte interferência de RF, como grandes lâmpadas fluorescentes e rádio 5 W 145 MHz. Provavelmente, todos os blocos recebem a interferência no modo comum.

É possível definir as dimensões das almofadas e do limpador de modo que não haja sobreposição de 2 almofadas ao mesmo tempo para o limpador em qualquer posição. Isso pode não ser realmente necessário, pois o circuito de arbitragem ASM permitirá que apenas um dos estados seja válido, mesmo no caso de 2 bordas de subida simultâneas. Esse é outro motivo pelo qual esse design é robusto. Boa sensibilidade é obtida com o layout da placa tendo traços de interconexão muito estreitos entre os blocos e comprimentos iguais entre si, de forma que a capacitância total de cada bloco de setor é compatível com os outros. Um produto final pode incluir travas mecânicas para o limpador para que ele “clique” quando centralizado em cada uma das posições e também forneça uma boa sensação tátil.

O GreenPAK CMIC da ConclusionDialog oferece uma solução de baixo consumo de energia, robusta e completa para esta chave rotativa de alta confiabilidade. É ideal para aplicações como temporizadores e controles externos que requerem operação estável e de longo prazo.