Driver do motor do relógio analógico: 4 etapas

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

Mesmo em um mundo digital, os relógios analógicos clássicos têm um estilo atemporal que veio para ficar. Podemos usar um GreenPAK ™ CMIC de trilho duplo para implementar todas as funções eletrônicas ativas necessárias em um relógio analógico, incluindo driver de motor e oscilador de cristal. GreenPAKs são dispositivos minúsculos de baixo custo que se encaixam perfeitamente em relógios inteligentes. Como uma demonstração fácil de construir, obtive um relógio de parede barato, removi a placa existente e substituí todos os componentes eletrônicos ativos por um dispositivo GreenPAK.

Você pode seguir todas as etapas para entender como o chip GreenPAK foi programado para controlar o driver do motor do relógio analógico. No entanto, se você deseja criar facilmente o driver do motor do relógio analógico sem ter que passar por todos os circuitos internos, baixe o software GreenPAK para visualizar o arquivo de design do GreenPAK do driver do motor do relógio analógico já concluído. Conecte o Kit de Desenvolvimento GreenPAK ao seu computador e clique em "programa" para criar o IC personalizado para controlar o driver do motor do relógio analógico. A próxima etapa discutirá a lógica que está dentro do arquivo de design GreenPAK do driver do motor de relógio analógico para aqueles que estão interessados em entender como o circuito funciona.

Etapa 1: Antecedentes: Motores de passo do tipo Lavet

Um relógio analógico típico usa um motor de passo do tipo Lavet para girar a engrenagem do pinhão do mecanismo do relógio. É um motor monofásico que consiste em um estator plano (parte estacionária do motor) com uma bobina indutiva enrolada em um braço. Entre os braços do estator encontra-se o rotor (parte móvel do motor) que consiste em um ímã circular permanente com uma engrenagem de pinhão fixada no topo. A engrenagem do pinhão, juntamente com outras engrenagens, move os ponteiros do relógio. O motor funciona alternando a polaridade da corrente na bobina do estator com uma pausa entre as mudanças de polaridade. Durante os pulsos de corrente, o magnetismo induzido puxa o motor para alinhar os pólos do rotor e do estator. Enquanto a corrente está desligada, o motor é puxado para uma das duas outras posições pela força relutante. Essas posições de repouso de relutância são projetadas pelo projeto de não uniformidades (entalhes) na carcaça de metal do motor, de modo que o motor gire em uma direção (consulte a Figura 1).

Etapa 2: Motorista

O projeto anexo usa um SLG46121V para produzir as formas de onda de corrente necessárias através da bobina do estator. 2 saídas push-pull separadas no IC (rotuladas M1 e M2) conectam-se a cada extremidade da bobina e conduzem os pulsos alternados. É necessário usar saídas push-pull para que este dispositivo funcione corretamente. A forma de onda consiste em um pulso de 10 ms a cada segundo, alternando entre M1 e M2 com cada pulso. Os pulsos são criados com apenas alguns blocos acionados por um circuito oscilador de cristal simples de 32,768 kHz. O bloco OSC possui divisores integrados para ajudar a dividir o clock de 32,768 kHz. O CNT1 emite um pulso de clock a cada segundo. Este pulso dispara um circuito de 10 ms. Dois LUTs (identificados como 1 e 2) desmultiplexam o pulso de 10 ms para os pinos de saída. Os pulsos são passados para M1 quando a saída DFF5 é alta, M2 quando é baixa.

Etapa 3: Oscilador de cristal

O oscilador de cristal de 32,768 kHz usa apenas dois blocos de pinos no chip. PIN12 (OSC_IN) é definido como uma entrada digital de baixa tensão (LVDI), que tem uma corrente de comutação relativamente baixa. O sinal do PIN12 alimenta o OE do PIN10 (FEEDBACK_OUT). O PIN10 é configurado como uma saída de 3 estados com entrada conectada ao aterramento, fazendo com que atue como uma saída NMOS de dreno aberto. Este caminho do sinal se inverte naturalmente, então nenhum outro bloco é necessário. Externamente, a saída do PIN 10 é puxada para VDD2 (PIN11) por um resistor de 1MΩ (R4). Tanto o PIN10 quanto o PIN12 são alimentados pelo trilho VDD2, que, por sua vez, tem uma limitação de corrente do resistor de 1 MΩ para o VDD. R1 é um resistor de feedback para polarizar o circuito de inversão e R2 limita o acionamento de saída. Adicionar o cristal e os capacitores completa o circuito do oscilador Pierce, conforme mostrado na Figura 3.

Etapa 4: Resultados

O VDD era alimentado por uma bateria tipo moeda de lítio CR2032, que normalmente fornece 3,0 V (3,3 V quando nova). A forma de onda de saída consiste em pulsos alternados de 10 ms, conforme mostrado abaixo na Figura 4. Em média ao longo de um minuto, o consumo de corrente medido foi de aproximadamente 97 uA incluindo o acionamento do motor. Sem o motor, o consumo de corrente foi de 2,25 µA.

Conclusão

Esta nota de aplicação fornece uma demonstração GreenPAK de uma solução completa para acionar um motor de passo de relógio analógico e pode ser a base para outras soluções mais especializadas. Esta solução usa apenas uma parte dos recursos do GreenPAK, o que deixa o IC aberto para funções adicionais deixadas apenas para sua imaginação.