Nous construisons un valcoder. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Valcoder - un dispositif qui change une certaine valeur en fonction de la rotation de l'axe. Une telle chose se trouve, par exemple, dans une souris à molette ou dans un centre de musique. En fait, l'encodeur lui-même est assez simple, mais nous compliquerons la tâche en n'utilisant pas de microcontrôleur, comme cela se pratique dans tous les modèles industriels. Le valcoder est intéressant car il mêle de nombreuses techniques utilisées en électronique numérique et analogique. Alors TK: développer un appareil qui modifie la tension de sortie dans la plage de 0 à 3V, de manière linéaire en fonction de l'angle de rotation de l'axe. La variation de tension doit être réversible, avec un nombre de gradations d'au moins 80. Le signal de sortie doit être isolé des tensions de fonctionnement de l'appareil (isolation galvanique). La montée/descente complète de la tension se produit lorsque l'angle de rotation de l'axe passe de 0 à 1440 degrés (4 tours). L'appareil doit rester opérationnel dans la plage de tension d'alimentation de 8 à 15V. Fournir une indication de tension numérique.

1. Par où commencer?

Définissons ce qu'ils attendent de nous :

R. Premièrement, la "tête" de l'appareil sera numérique, car. comptera les impulsions générées par le bouton rotatif.
B. Le comptage des impulsions doit être réversible, car. la valeur résultante diminue et augmente en fonction du sens de rotation de la poignée.
B. Au moins 80 gradations de tension de sortie. Donc, pour régler la tension, nous avons besoin d'au moins 8 bits de code binaire (80[10] = 1010000 [2]). 80 gradations en 4 tours, ce qui signifie que la poignée doit donner 20 impulsions par tour. Une impulsion tous les 18 degrés.
D. Pour le découplage galvanique de la tension de sortie, des optocoupleurs devront être utilisés dans l'étage convertisseur (numérique --> analogique).
D. À la tension d'alimentation déclarée, les microcircuits des séries K561 et 564 fonctionnent.
E. Indication numérique - un nœud simple, mais 2 décodeurs supplémentaires seront nécessaires dans un code à 7 segments.

2. Essayons maintenant de décrire l'algorithme de fonctionnement

- Lorsqu'elle est activée, la sortie est 0.

- SI la sortie est 0 ET qu'il y a une impulsion du capteur ET que le bouton est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre - ajouter 1 au code de sortie.

- SI la sortie est 0 ET qu'il y a une impulsion du capteur ET que le bouton tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre - n'effectuez aucune action

- SI la sortie est 1010000 ET qu'il y a une impulsion du capteur ET que le bouton tourne dans le sens des aiguilles d'une montre - n'effectuez aucune action

- SI la sortie est 1010000 ET qu'il y a une impulsion du capteur ET que le bouton est tourné dans le sens antihoraire - soustrayez 1 du code de sortie

- SI la sortie est un nombre autre que 0 et 1010000 ET qu'il y a une impulsion du capteur ET que le bouton est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre - ajouter 1 au code de sortie

- SI la sortie est un nombre différent de 0 et 1010000 ET il y a une impulsion du capteur ET le bouton est tourné dans le sens antihoraire - soustrayez 1 du code de sortie.

- S'il n'y a pas d'impulsion du capteur - n'effectuez aucune action.

3. Réaliser un schéma bloc de l'appareil

Évidemment, la pièce mécanique doit rendre compte à la fois de la rotation elle-même et de son sens. Le capteur doit donc donner 2 signaux. En conséquence, il s'avère que le dispositif doit être composé d'un compteur réversible, d'une unité d'adaptation-découplage et d'un convertisseur numérique-analogique.

Le matcher doit émettre un signal de débordement et empêcher le compteur d'ajouter (si le maximum est reçu) ou de soustraire (si le minimum est reçu).

4. Conception du capteur

Assez d'eau a été versée, maintenant nous pouvons parler plus précisément. La mécanique dépend de l'électronique et l'électronique de la mécanique, alors considérez le capteur dans son ensemble. Il est bien clair qu'il est beaucoup plus pratique d'utiliser un capteur optique qu'un contact, ce qui signifie que nous sommes arrivés à une roue perforée. Obtenir des impulsions est facile, il reste à déterminer le sens de rotation. Il y a deux façons : utilisez deux optocoupleurs (émetteur + récepteur) et disposez-les de manière à ce qu'un premier récepteur soit éclairé, puis le second. Soit utiliser un amortisseur coulissant sur le même axe que la roue (le moment généré par l'axe doit être supérieur à la masse de l'amortisseur et il ne doit pas tourner sous son propre poids).

Cet amortisseur tourne de manière synchrone avec la roue à un certain angle (pas plus de 4,5 degrés dans les deux sens) et ouvre / obscurcit le photodétecteur supplémentaire (stroboscopique). Cette option complique grandement la mécanique, bien qu'elle soit très simple dans la mise en œuvre du circuit (logique "ET"), revenons donc à la première option. Estimons maintenant les diagrammes temporels des signaux générés par le capteur.

Comme on peut le voir sur la figure, les signaux du récepteur sont déphasés de 90 degrés. Ceci est facilement réalisé en plaçant les récepteurs côte à côte sur une seule ligne. Ainsi, lorsque le trou passe au-dessus des récepteurs, le premier récepteur s'éclaire en premier, puis les deux, puis le second.

Supposons que la roue (3) tourne dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe (2). Lorsque le trou (1) se rapproche des optocoupleurs, le récepteur droit (5) s'éclaire en premier, puis les deux, puis uniquement celui de gauche (4). Et cela se répète 20 fois en un tour. On peut voir sur les schémas ci-dessus qu'un certain signal stroboscopique est formé sur le front arrière de l'impulsion du récepteur droit. Nous allons construire dessus le signal du capteur résultant : d'une part, il est généré en un seul exemplaire lorsque les récepteurs sont éclairés, et d'autre part, il caractérise parfaitement le sens de rotation.

Coïncidant avec l'impulsion du capteur gauche lorsqu'il est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre, il permet d'isoler une impulsion positive à l'aide de l'élément logique "ET". Pour obtenir cette impulsion miracle, nous avons besoin d'un seul vibromasseur pour obtenir la durée souhaitée. Le front initial est négatif, il doit donc être inversé. Essayons d'esquisser un schéma: la boucle OOS d'un seul vibrateur est calculée en fonction de la vitesse maximale de la roue - la durée de l'impulsion stroboscopique ne doit pas dépasser 1/4 de la période du signal "droit". La chaîne C1R4 est calculée sur la base du fait que l'impulsion générée par celle-ci doit être de 0,1 Tstr.

5. Construisons le bloc le plus simple de l'appareil - un compteur

Je voulais dessiner un circuit sur des déclencheurs, mais cela me semblait une parodie complètement monstrueuse de l'électronique. Si vous êtes intéressé, un circuit de comptage/décomptage à bascule peut être trouvé dans n'importe quel ouvrage de référence sur les circuits intégrés numériques. Par conséquent, notre tâche se réduit à choisir un compteur standard de la série CMOS traditionnelle. Alors, définissons les exigences pour le compteur :

- Tension d'alimentation 8-15V

- Inverse

Ces conditions sont remplies par K561IE14

Comme vous pouvez le voir sur l'image, le compteur a des entrées prédéfinies. À l'aide de ces entrées, nous pouvons régler rapidement la tension requise à la sortie en appelant le code approprié à partir de la RAM externe. Bien sûr, une certaine banque de niveaux sauvegardés doit être créée en RAM. La spécification ne spécifie pas une telle possibilité, nous utilisons donc les entrées prédéfinies pour la réinitialisation. Il existe également une entrée d'inhibition de comptage (RO). Mais l'utiliser pour protéger l'encodeur du débordement ne fonctionnera pas. Le fait est que cette entrée bloque complètement le compteur et ne lui permet pas de compter même dans le sens libre, mais il faut que lorsque le niveau critique est atteint dans un sens, le sens libre reste libre. Par conséquent, nous mettrons en évidence le signal de débordement après le décodeur. Avec ce signal, nous allons flasher l'entrée "C".

6. Vous pouvez maintenant gérer des nœuds relativement simples mais encombrants - un décodeur et un convertisseur numérique-analogique (DAC)

Ainsi, par exemple, j'ai eu un décodeur. Rien de compliqué : des décodeurs de masse et des commutateurs à transistors pour la commande d'optocoupleurs et d'indicateurs à semi-conducteurs LED-OA. Les décodeurs sont assez traditionnels : K561ID1 - convertisseur binaire à décimal et K561ID4 - convertisseur binaire à sept segments.

Le DAC sera construit de manière similaire. Le seul point subtil est la définition des plages. Cartographie des limites d'ajustement aux dizaines et aux unités. Nous avons 7 dizaines et 10 unités. Nous divisons la tension de sortie totale par 80 gradations: il s'avère 0,04. Multipliez par 10 - il s'avère 0,4. Cela signifie qu'une seule décharge régule la tension à moins de 400 mV. Par conséquent, les 2,6 V restants sont contrôlés par dizaines. Il ne reste plus qu'à sélectionner les résistances commutées par des optocoupleurs et, avec leur aide, à construire l'échelle de réglage souhaitée.

C'est ce qui s'est passé.

Auteur : Pavel A. Ulitin (Soundoverlord) ; Publication : cxem.net

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