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：
DesignCenterMyResearch202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 !rn', 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 %drn', 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 %xr'%bit)

def jpgagetstatus():

    if ccloadSerial.inWaiting() > 0:

        ccloadSerial.read(ccloadSerial.inWaiting())

    ccloadSerial.write(b'varistorgetstatusr')

    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 %xr'%bit)

def jpgarun1(step, speed=20):

    ccloadSerial.write(b'varistorcount1 %d %dr'%(step, speed))

def jpgarun2(step, speed=20):

    ccloadSerial.write(b'varistorcount2 %d %dr'%(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:tempres.gif', 50, 3000)

jpgarun2(5500, 50)