機(jī)械變阻器的控制器設(shè)計(jì)原理及控制命令

雖然現(xiàn)在有很多可以用來當(dāng)做變阻器的器件：比如場效應(yīng)管、X9C103數(shù)字電位器，但是由于存在非線性、寄生電容，所以在很多測量場合還是需要機(jī)械變阻器來完成。

■ 說明

在2020/9/18日，由于外部機(jī)械碰撞，使得BLUETOOTH接口斷裂，整個(gè)模塊就報(bào)廢掉了。

▲ 拆解前的機(jī)械變阻電位器

01設(shè)計(jì)原理

機(jī)械變阻器

機(jī)械變阻器的控制器是由STM32F103為核心，外部使用兩個(gè)A4950做起小型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。通過ZIGBEE串口模塊接收控制命名。

在控制上還有八個(gè)IO端口，可以通過命令任意配置成OUT，IN。
八個(gè)IO口通過左右兩個(gè)相同的六管腳插座輸出，從左到右分配定義為：

另外一個(gè)端口與畫面定義相同，只是BIT的序號(hào)從4到8.

變阻器的執(zhí)行部件是由帶有減速齒輪箱的直流電機(jī)。直流電機(jī)配有霍爾轉(zhuǎn)速嗎盤。

該電機(jī)通過軟塑料管可以與多圈電位器相連，通過轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)電位器轉(zhuǎn)動(dòng)。

控制命令

控制命令的說明文檔：
DesignCenter\MyResearch\202\機(jī)械可變電阻

控制命令在軟件SerialText.C中表示：如下面代碼所示：
//------------------------------------------------------------------------------
void SerialDebugProcessBuffer(void) {
	SerialDebugBuffer2Argument();
	if(g_ucSDANumber == 0) return;

	if(strcmp("hello",				(char *)STD_ARG[0]) == 0)
		printf("%s is ready !\r\n", VERSION_STRING);
 else IFARG0("11pwm1") {
     int nNumber;
     sscanf(SDA(1), "%d", &nNumber);
     SetPWM1(nNumber);
 }else IFARG0("11pwm2") {
     int nNumber;
     sscanf(SDA(1), "%d", &nNumber);
     SetPWM2(nNumber);

 } else IFARG0("11pwm12") {
     int nNumber;
     sscanf(SDA(1), "%d", &nNumber);
     SetPWM12(nNumber);

 } else IFARG0("varistorcount1") {
     int nNumber;
     sscanf(SDA(1), "%d", &nNumber);
     int nPWM = 20;
     if(STD_NUM > 2) {
         sscanf(SDA(2), "%d", &nPWM);
         if(nPWM > 50) nPWM = 50;
     }
     SetCount1(nNumber, nPWM);
 } else IFARG0("varistorcount2") {
     int nNumber;
     sscanf(SDA(1), "%d", &nNumber);
     int nPWM = 20;
     if(STD_NUM > 2) {
         sscanf(SDA(2), "%d", &nPWM);
         if(nPWM >= 50) nPWM = 50;
     }
     SetCount2(nNumber, nPWM);
 } else IFARG0("varistorsetbit") {
     int nNumber;
     sscanf(SDA(1), "%x", &nNumber);
     SetBit((unsigned char)nNumber);
 } else IFARG0("varistorclearbit") {
     int nNumber;
     sscanf(SDA(1), "%x", &nNumber);
     ClearBit((unsigned char)nNumber);
 } else IFARG0("varistorsetbitvalue") {
     int nNumber;
     sscanf(SDA(1), "%x", &nNumber);
     SetBitValue((unsigned char)nNumber);
 } else IFARG0("varistorgetstatus") {
     char szString[32];
     sprintf(szString, "%d %d %d\r\n", GetBitValue(), GetCount1(), GetCount2());
     printf("%s", szString);
     int nLength = strlen(szString);
     int i;
     for(i = 0; i < nLength; i ++) {
         UART2SendChar(szString[i]);
     }

 } else IFARG0("varistorsetbitoutin"){
     int nNumber;
     sscanf(SDA(1), "%x", &nNumber);
     SetBitOutIn((unsigned char)nNumber);
 }

在JPGA25DOP中帶有Python調(diào)用命令程序函數(shù)，相應(yīng)的命令見下面的代碼：

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# JPGA25.PY                    -- by Dr. ZhuoQing 2020-01-26
#
# Note:
#============================================================

from head import *

from tsmodule.tshardware import *

def jpgasetbitoutin(bit):
    ccloadSerial.write(b'varistorsetbitoutin %x\r'%bit)

def jpgagetstatus():
    if ccloadSerial.inWaiting() > 0:
        ccloadSerial.read(ccloadSerial.inWaiting())

    ccloadSerial.write(b'varistorgetstatus\r')

    for i in range(100):
        if ccloadSerial.inWaiting() > 0: break
        time.sleep(0.01)

    time.sleep(0.01)

    return ccloadSerial.read(ccloadSerial.inWaiting())

def jpgasetbitvalue(bit):
    ccloadSerial.write(b'varistorsetbitvalue %x\r'%bit)


def jpgarun1(step, speed=20):
    ccloadSerial.write(b'varistorcount1 %d %d\r'%(step, speed))

def jpgarun2(step, speed=20):
    ccloadSerial.write(b'varistorcount2 %d %d\r'%(step, speed))

測試結(jié)果

通過以下代碼，使得變阻器變動(dòng)，通過DM3068數(shù)字萬用表測量電阻。 變阻器的引腳三個(gè)，從右到左，分別是滑動(dòng)端，固定端1，固定端2.

指令中，如果RUN的參數(shù)為正，則滑動(dòng)端與固定端2的電阻減少，與固定端1的電阻增加。 移動(dòng)總步數(shù)大約為4500。

由于使用ZIGBEE進(jìn)行命令控制，其中會(huì)出現(xiàn)丟失命令數(shù)據(jù)包的情況，所以在移動(dòng)過程中電阻的變化會(huì)出現(xiàn)暫留的情況。

下面是對于第二個(gè)電阻測試的結(jié)果。每移動(dòng)一次，測量滑動(dòng)端至固定端2 之間的電阻。

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# EXE1.PY                      -- by Dr. ZhuoQing 2020-01-26
#
# Note:
#============================================================
from headm import *
from tsmodule.tsvisa import *
dm3068open()
from jpga25 import *
#------------------------------------------------------------
jpgarun2(5500, 50)

#exit()
time.sleep(2)
#------------------------------------------------------------
resdim = []
pltgif = PlotGIF()
for i in range(80):
    jpgarun2(-50, 20)
    time.sleep(.5)
    res = dm3068res()

    printff(i, res)
    resdim.append(res)

    plt.clf()
    plt.plot(resdim)
    plt.xlabel('Sample')
    plt.ylabel('Resistor(ohm)')
    plt.pause(.01)

    pltgif.append(plt)

pltgif.save(r'd:\temp\res.gif', 50, 3000)

jpgarun2(5500, 50)

編輯：hfy