Controlador de motor de reloj analógico: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Incluso en un mundo digital, los relojes analógicos clásicos tienen un estilo atemporal que llegó para quedarse. Podemos utilizar una CMIC GreenPAK ™ de doble carril para implementar todas las funciones electrónicas activas necesarias en un reloj analógico, incluido el controlador de motor y el oscilador de cristal. Los GreenPAK son dispositivos diminutos y de bajo costo que se adaptan perfectamente a los relojes inteligentes. Como demostración fácil de construir, obtuve un reloj de pared barato, quité la placa existente y reemplacé todos los componentes electrónicos activos con un dispositivo GreenPAK.

Puede seguir todos los pasos para comprender cómo se ha programado el chip GreenPAK para controlar el controlador del motor del reloj analógico. Sin embargo, si solo desea crear fácilmente el controlador de motor de reloj analógico sin tener que pasar por todos los circuitos internos, descargue el software GreenPAK para ver el archivo de diseño GreenPAK del controlador de motor de reloj analógico ya completado. Conecte el kit de desarrollo GreenPAK a su computadora y presione "programa" para crear el IC personalizado para controlar su controlador de motor de reloj analógico. El siguiente paso discutirá la lógica que se encuentra dentro del archivo de diseño GreenPAK del controlador de motor de reloj analógico para aquellos que estén interesados en comprender cómo funciona el circuito.

Paso 1: Antecedentes: motores paso a paso tipo Lavet

Un reloj analógico típico utiliza un motor paso a paso tipo Lavet para hacer girar el piñón del mecanismo del reloj. Es un motor monofásico que consta de un estator plano (parte estacionaria del motor) con una bobina inductiva envuelta alrededor de un brazo. Entre los brazos del estator se encuentra el rotor (parte móvil del motor) que consiste en un imán permanente circular con un piñón unido a la parte superior. El piñón junto con otros engranajes mueven las manecillas del reloj. El motor funciona alternando la polaridad de la corriente en la bobina del estator con una pausa entre los cambios de polaridad. Durante los pulsos de corriente, el magnetismo inducido tira del motor para alinear los polos del rotor y el estator. Mientras la corriente está apagada, el motor se tira a una de las otras dos posiciones mediante una fuerza reacia. Estas posiciones de descanso de reticencia están diseñadas por el diseño de faltas de uniformidad (muescas) en la carcasa metálica del motor para que el motor gire en una dirección (ver Figura 1).

Paso 2: controlador de motor

El diseño adjunto utiliza un SLG46121V para producir las formas de onda de corriente requeridas a través de la bobina del estator. 2x salidas push-pull separadas en el IC (etiquetadas como M1 y M2) se conectan a cada extremo de la bobina e impulsan los pulsos alternos. Es necesario utilizar salidas push-pull para que este dispositivo funcione correctamente. La forma de onda consta de un pulso de 10 ms cada segundo, alternando entre M1 y M2 con cada pulso. Los pulsos se crean con solo unos pocos bloques impulsados por un simple circuito oscilador de cristal de 32,768 kHz. El bloque OSC tiene divisores integrados convenientemente para ayudar a dividir el reloj de 32,768 kHz. CNT1 emite un pulso de reloj cada segundo. Este pulso activa un circuito de un solo paso de 10 ms. Dos LUT (etiquetados como 1 y 2) demultiplexan el pulso de 10 ms a los pines de salida. Los pulsos se pasan a M1 cuando la salida DFF5 es alta, M2 cuando es baja.

Paso 3: Oscilador de cristal

El oscilador de cristal de 32,768 kHz utiliza solo dos bloques de pines en el chip. PIN12 (OSC_IN) se configura como una entrada digital de bajo voltaje (LVDI), que tiene una corriente de conmutación relativamente baja. La señal del PIN12 se alimenta al OE del PIN10 (FEEDBACK_OUT). El PIN10 está configurado como una salida de 3 estados con entrada conectada a tierra, lo que hace que actúe como una salida NMOS de drenaje abierto. Esta ruta de señal se invierte naturalmente, por lo que no se necesita ningún otro bloque. Externamente, la salida del PIN 10 se eleva a VDD2 (PIN11) mediante una resistencia de 1 MΩ (R4). Tanto el PIN10 como el PIN12 son alimentados por el riel VDD2, que a su vez es una resistencia limitada de 1 MΩ a VDD. R1 es una resistencia de retroalimentación para polarizar el circuito inversor y R2 limita la unidad de salida. Agregar el cristal y los capacitores completa el circuito del oscilador Pierce como se muestra en la Figura 3.

Paso 4: resultados

El VDD fue alimentado por una batería de botón de litio CR2032 que generalmente proporciona 3.0 V (3.3 V cuando es nueva). La forma de onda de salida consiste en pulsos alternos de 10 ms como se muestra a continuación en la Figura 4. En promedio durante un minuto, el consumo de corriente medido fue de aproximadamente 97 uA, incluido el accionamiento del motor. Sin el motor, el consumo de corriente fue de 2,25 µA.

Conclusión

Esta nota de aplicación proporciona una demostración de GreenPAK de una solución completa para impulsar un motor paso a paso de reloj analógico y puede ser la base para otras soluciones más especializadas. Esta solución solo utiliza una parte de los recursos de GreenPAK, lo que deja el CI abierto a funciones adicionales que quedan solo a su imaginación.