Простой валкодер

Автор: Mender
Опубликовано 03.02.2025
Создано при помощи КотоРед.

  По мнению автора, наиболее простой и надежный валкодер минимальных размеров можно изготовить из двигателя шпинделя от отслужившего свой срок компьютерного привода CD-ROM. В нем уже есть все, что нужно - жесткая конструкция, не требующая никаких переделок (достаточно изготовить и закрепить декоративную ручку), набор датчиков Холла на плате, позволяющий легко сформировать нужные импульсы, удобная для монтажа основа устройства. При желании, в конструкцию можно добавить и кнопку, разместив ее под осью шпинделя и выведя из-под оси небольшой толкатель через просверленное отверстие.

  Все устройство состоит из двух узлов, соединенных 6-проводным шлейфом - собственно двигателя и платы декодера, размером 13х30мм. Плата содержит всего 8 деталей для поверхностного монтажа.
Функционально декодер содержит входной компаратор, преобразующий сигналы от аналоговых датчиков Холла в импульсы с логическими уровнями, и простейший микроконтроллер, программно формирующий флаг направления и счетные импульсы.

  Схема устройства приведена на рис.1. Сигнальные выводы датчиков Холла необходимо подключить синфазно. На плате двигателя, как правило, выводы питания и общего провода датчиков объединены. Для подключения необходимо использовать их и сигнальные выводы любых двух датчиков (обычно их три), все они выведены на шлейф двигателя. Сформированные компаратором DA1 импульсы поступают на входы PB3 и PB4 микроконтроллера, работающие в режиме прерывания по изменению уровня. На выходах контроллера формируются сигналы Clock - счетные импульсы, и Dir - направление счета, логическая «1» при вращении по часовой стрелке. Напряжение питания устройства может быть от 3 до 5 В, при напряжении 5В потребляемый ток составляет 15мА в рабочем режиме (вращение), 10 мА в режиме ожидания.

  Декодер смонтирован на односторонней печатной плате размерами 13х30 мм. Ее чертеж приведен на рис. 2_1, расположение деталей и схема подключения – рис. 2_2. Фольга со второй стороны используется только для пайки крепежа шлейфов. В декодере использованы следующие детали: резисторы, конденсаторы и катушка типоразмера 0805 либо 0603, конденсатор C2 можно использовать также 1206, DA1 - LM393, DD1 - AT Tiny12SI(SU), обе в корпусах SO-8. В цепи питания DA1 (вывод 8) используется перемычка типоразмера 0805 (на схеме не показана). Индуктивность катушки L1 может находиться в пределах 20-100 мкГн. Емкость конденсаторов C1 и C2 может быть в диапазоне 1 - 4,7 мкФ, напряжение - 10В и выше. Настройки декодер не требует, и, при сборке из исправных деталей, начинает работать сразу после программирования.

  Особенности монтажа видны на рис. 3. Двигатель соединен с платой декодера 6-проводным шлейфом. К выходу декодера подключается 4-5 проводной шлейф (для работы достаточно 4 провода, 5-й - только для программирования). Прошивка (1 импульс на 1 изменение состояния датчика Холла - 24 импульса на оборот, спящий режим) прилагается. В конфигурации микроконтроллера необходимо включить BOD и внутренний тактовый генератор.

  При нежелании использовать микроконтроллер, его можно заменить узлом на D-триггере, описанном в Радио, 2006, №7, с. 69, только в этом случае необходимо подтянуть к питанию выходы компаратора через резисторы 4,7-10КОм.

  При сборке валкодера в конечном устройстве необходимо изготовить и закрепить на роторе с помощью клея декоративную ручку. Если сопротивление вращению ротора покажется недостаточным, можно нанести на ось вязкую смазку, либо замкнуть между собой выводы катушек двигателя.

  К недостатку конструкции следует отнести то, что при остановке ручки валкодера в точке, близкой к положению переключения датчика, возможна смена флага направления на противоположный. Впрочем, к этому быстро привыкаешь.
Эксплуатация валкодера на протяжении более 10 лет подтвердила его надежность.

Файлы:
Прошивка

Все вопросы в Форум.