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使用電位計替代旋轉開關

作者: 時間:2016-12-02 來源:網絡 收藏
有時,基于微控制器的產品需要使用旋轉開關。由于很多微控制器都內置了ADC,在找不到旋轉開關或旋轉開關價格過高時,可以使用低成本電位計來替代旋轉開關(圖1)。
盡管僅需執(zhí)行少量指令即可將電位計設定值數(shù)字化,使其表現(xiàn)得像開關一樣,但一個急需解決的問題是,在電氣噪聲或機械噪聲的影響下,在某一個值和下一個值之間的切換閾值處,數(shù)值會不穩(wěn)定。該問題的解決方法是為每次轉換引入上、下兩個遲滯閾值,這樣一來,電位計就需要在另一個開關狀態(tài)有效前越過閾值。針對每次更新的開關狀態(tài),都會有新的一對閾值替換之前的閾值。如此,遲滯效應可以實現(xiàn)各狀態(tài)間的完全切換。


圖1:替代多擲開關。

這一方法具有下述諸多優(yōu)勢:單端口引腳對旋轉開關的多端口引腳、成本低、更易獲得且可實現(xiàn)去抖動切換。該方法的不足之處在于會失去制動感。設定點的另一特性是其可設置在任一位置,例如用以補償電位計在響應過程中出現(xiàn)的非線性變化。
遲滯通常稍高于會導致不期望切換的任何噪聲。建議在電位計觸點與地之間設置一個電容器,以濾除觸點噪聲(圖1)。
圖2列出了算法。一旦用ADC對電位計設定值進行了數(shù)字化操作,該數(shù)值就將與下閾值比較,若低于下閾值,開關狀態(tài)會逐漸降低并限制至零。若電位計設定值高于上閾值,開關狀態(tài)會逐漸增大并限制至最大值。若開關狀態(tài)發(fā)生變化,則上、下閾值會進行更新,并終止子程序。


圖2:流程圖。

為確保該遲滯算法起作用,必須定期讀取電位計設定值,并與上一次開關狀態(tài)進行比較。這樣做旨在將從不同狀態(tài)跨過閾值或處于相同值的電位計設定值與相同狀態(tài)區(qū)分開。
此處還需要計算出采樣率的最小值,可由電位計旋轉率最大值除以開關狀態(tài)數(shù)得到。例如,假設單匝電位計旋鈕在0.25s內完整旋轉一圈,同時假定有七種狀態(tài),那么最低掃描率為28Hz。若電位計數(shù)值采樣周期低于最小值,即使切換方向正確,計算得出的開關狀態(tài)也可能不正確。倘若未以較快的速率持續(xù)改變電位計設定值,則隨后的采樣會對切換狀態(tài)進行校正。

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