机械变阻器的控制器设计原理及控制命令

虽然现在有很多可以用来当做变阻器的器件：比如场效应管、X9C103数字电位器，但是由于存在非线性、寄生电容，所以在很多测量场合还是需要机械变阻器来完成。

■ 说明

在2020/9/18日，由于外部机械碰撞，使得BLUETOOTH接口断裂，整个模块就报废掉了。

▲ 拆解前的机械变阻电位器

01设计原理

机械变阻器

机械变阻器的控制器是由STM32F103为核心，外部使用两个A4950做起小型直流电机驱动器。通过ZIGBEE串口模块接收控制命名。

在控制上还有八个IO端口，可以通过命令任意配置成OUT，IN。
八个IO口通过左右两个相同的六管脚插座输出，从左到右分配定义为：

 

另外一个端口与画面定义相同，只是BIT的序号从4到8.

变阻器的执行部件是由带有减速齿轮箱的直流电机。直流电机配有霍尔转速吗盘。

该电机通过软塑料管可以与多圈电位器相连，通过转动带动电位器转动。

控制命令

控制命令的说明文档：
DesignCenter\MyResearch\202\机械可变电阻

控制命令在软件SerialText.C中表示：如下面代码所示：
//------------------------------------------------------------------------------
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中带有Python调用命令程序函数，相应的命令见下面的代码：

#!/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))

测试结果

通过以下代码，使得变阻器变动，通过DM3068数字万用表测量电阻。 变阻器的引脚三个，从右到左，分别是滑动端，固定端1，固定端2.

指令中，如果RUN的参数为正，则滑动端与固定端2的电阻减少，与固定端1的电阻增加。 移动总步数大约为4500。

由于使用ZIGBEE进行命令控制，其中会出现丢失命令数据包的情况，所以在移动过程中电阻的变化会出现暂留的情况。

下面是对于第二个电阻测试的结果。每移动一次，测量滑动端至固定端2 之间的电阻。

#!/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)

编辑：hfy