Cara: Rotary Encoder Tanpa Kontak: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Catatan aplikasi ini menjelaskan cara merancang sakelar putar atau encoder dengan keandalan tinggi menggunakan Dialog GreenPAK™. Desain sakelar ini tanpa kontak, dan karenanya mengabaikan oksidasi dan keausan kontak. Ini sangat ideal untuk digunakan di luar ruangan di mana ada kelembaban jangka panjang, debu, suhu ekstrem, dll. Dialog GreenPAK SLG46537: GreenPAK CMIC menyediakan semua fungsi sirkuit untuk desain ini. Ini menghasilkan sinyal (EVAL) untuk meningkatkan sinyal ke noise, menerima input dari setiap pad sektor sakelar putar, dan menafsirkan setiap pad sektor menggunakan Asynchronous State Machine (ASM) untuk menjamin hanya satu pilihan sakelar.

Di bawah ini kami menjelaskan langkah-langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana solusi telah diprogram untuk membuat Rotary Encoder Tanpa Kontak. Namun, jika Anda hanya ingin mendapatkan hasil pemrograman, unduh perangkat lunak GreenPAK untuk melihat File Desain GreenPAK yang sudah selesai. Pasang GreenPAK Development Kit ke komputer Anda dan tekan program untuk membuat konverter 8Ch PWM ke modulasi posisi pulsa.

Langkah 1: Konsep Desain

Desain ini bekerja dengan waktu. Ini menghasilkan sinyal clock (EVAL) untuk secara perlahan menarik setiap pad sektor melalui resistor 100 kohm eksternal (Gambar 1). Sinyal EVAL secara kapasitif digabungkan ke “wiper” pusat yang mendorong tepi naik dari pad sektor yang dipilih lebih cepat daripada yang lainnya (cepat pada Gambar 1). GreenPAK Asynchronous State Machine (ASM) kemudian mengevaluasi tepi naik mana yang lebih dulu tiba dan hasilnya terkunci. Keuntungan dari desain kopling kapasitif adalah untuk keandalan. Apakah encoder dibuat kapasitif dan kemudian aus untuk koneksi langsung, atau koneksi langsung dibangun dan kemudian terdegradasi (teroksidasi) menjadi kapasitif, itu masih berfungsi. Skema tingkat atas pada Gambar 1 menunjukkan output yang terhubung ke LED eksternal untuk demonstrasi.

Gambar 2 adalah tangkapan osiloskop yang menunjukkan perbedaan waktu naik dari pad sektor yang memiliki wiper pemilih ini sejajar dengannya, versus waktu naik dari pad yang tidak dipilih lainnya. Delta T adalah 248 nS, yang merupakan margin lebih dari cukup untuk diselesaikan oleh GreenPAK Asynchronous State Machine (ASM).

ASM dapat diselesaikan dalam waktu kurang dari satu nanodetik, dan sirkuit arbitrase internalnya menjamin bahwa hanya satu keadaan yang valid. Oleh karena itu, hanya satu output yang akan didaftarkan setiap saat.

Langkah 2: Implementasi Desain GreenPAK

Skema yang diprogram ke dalam GreenPAK CMIC ditunjukkan pada Gambar 3.

Untuk menghemat daya, sinyal EVAL dihasilkan pada kecepatan yang sesuai untuk waktu respons aplikasi. Osilator frekuensi rendah digunakan dan selanjutnya dibagi dengan CNT2. Dalam contoh ini kira-kira 16 Hz. Lihat pengaturan konfigurasi pada Gambar 4.

Ilustrasi transisi keadaan yang mungkin ditunjukkan dalam diagram keadaan ASM (Gambar 5).

Salinan EVAL yang sedikit tertunda digunakan sebagai reset ASM dengan setiap siklus. Ini memastikan bahwa selalu mulai dari STATE0. Setelah kondisi reset ASM, sinyal EVAL dipantau oleh ASM pada masing-masing pad. Hanya tepi naik paling awal yang akan menyebabkan transisi status keluar dari STATE0. Setiap tepi naik berikutnya dari pad lain akan diabaikan karena hanya satu transisi status yang mungkin. Ini juga karena cara kita mengonfigurasi ASM seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Masing-masing dari 6 status output ASM hanya sesuai dengan satu pad sektor. Kait DFF menahan hasil ASM dengan stabil sehingga tidak ada peralihan output akhir selama reset ASM. Polaritas yang diinginkan untuk menggerakkan pin keluaran NMOS saluran terbuka mengharuskan kami untuk mengonfigurasi DFF dengan keluaran terbalik.

Langkah 3: Hasil Tes

Foto-foto di bawah ini menunjukkan prototipe mentah, beroperasi penuh. Dayanya juga rendah, hanya berukuran 5 uA untuk GreenPAK. Tata letak bantalan dan wiper dimaksimalkan untuk sinyal terkuat. Prototipe ditemukan kebal terhadap interferensi RF yang kuat seperti lampu neon besar, dan radio 5 W 145 MHz. Ini mungkin karena semua pad menerima interferensi dalam mode umum.

Dimungkinkan untuk meletakkan bantalan dan dimensi penghapus sehingga tidak ada tumpang tindih 2 bantalan pada saat yang sama ke wiper di posisi apa pun. Ini mungkin tidak benar-benar diperlukan karena sirkuit arbitrase ASM akan memungkinkan hanya satu dari status yang valid, bahkan jika terjadi 2 sisi naik secara bersamaan. Itulah alasan lain mengapa desain ini kokoh. Sensitivitas yang baik dicapai dengan tata letak papan yang memiliki jejak interkoneksi ke bantalan yang sangat sempit, dan panjang yang sama satu sama lain sehingga kapasitansi total masing-masing bantalan sektor dicocokkan dengan yang lain. Produk akhir dapat mencakup penahan mekanis untuk wiper sehingga “klik” saat dipusatkan pada setiap posisi, dan juga memberikan sentuhan sentuhan yang bagus.

Kesimpulan GreenPAK CMIC Dialog menawarkan solusi daya rendah, kuat, dan lengkap untuk sakelar putar dengan keandalan tinggi ini. Ini sangat ideal untuk aplikasi seperti pengatur waktu dan kontrol luar ruangan yang membutuhkan operasi jangka panjang yang stabil.