Ir декодер за мулти

Еднофазните двигатели с променлив ток обикновено се намират в битови предмети като вентилатори и тяхната скорост може лесно да се контролира, когато се използват няколко дискретни намотки за зададени скорости. В тази статия изграждаме цифров контролер, който позволява на потребителите да контролират функции като скорост на двигателя и време на работа. Тази статия също така включва инфрачервена приемна схема, която поддържа протокола NEC, където двигателят може да се управлява от бутони или сигнал, получен от инфрачервен предавател.

За да се осъществи това, IC GreenPAK ™ SLG46620 се използва като основен контролер, отговарящ за тези разнообразни функции: мултиплексна схема за активиране на една скорост (от три скорости), 3-периодни таймери за обратно отброяване и инфрачервен декодер за получаване на външен инфрачервен сигнал, който извлича и изпълнява желаната команда.

Ако разгледаме функциите на веригата, ще отбележим няколко дискретни функции, използвани едновременно: MUXing, синхронизиране и IR декодиране. Производителите често използват много интегрални схеми за изграждане на електронната схема поради липсата на налично уникално решение в рамките на една интегрална схема. Използването на GreenPAK IC позволява на производителите да използват един чип за включване на много от желаните функции и следователно да намалят системните разходи и надзора на производството.

Системата с всичките й функции е тествана, за да осигури правилна работа. Крайната верига може да изисква специални модификации или допълнителни елементи, съобразени с избрания двигател.

За да се провери дали системата работи номинално, тестовите случаи за входовете са генерирани с помощта на емулатора на дизайнер GreenPAK. Емулацията проверява различни тестови случаи за изходите и функционалността на IR декодера е потвърдена. Окончателният дизайн също се тества с действителен двигател за потвърждение.

3-скоростен двигател за променлив ток

3-степенните двигатели с променлив ток са еднофазни двигатели, работещи от променлив ток. Те често се използват в голямо разнообразие от домакински машини като различни видове вентилатори (вентилатор за стена, вентилатор за маса, вентилатор на кутия). В сравнение с двигател с постоянен ток, управлението на скоростта в двигателя с променлив ток е относително сложно, тъй като честотата на доставения ток трябва да се промени, за да промени скоростта на двигателя. Уреди като вентилатори и хладилни машини обикновено не изискват фина гранулираност по скорост, но изискват дискретни стъпки като ниска, средна и висока скорост. За тези приложения двигателите с променлив ток имат няколко вградени намотки, проектирани за няколко скорости, при които превключването от една скорост на друга се осъществява чрез активиране на бобината на желаната скорост.

Двигателят, който използваме в този проект, е 3-скоростен двигател с променлив ток, който има 5 проводника: 3 проводника за контрол на скоростта, 2 проводника за захранване и стартов кондензатор, както е показано на фигура 2 по-долу. Някои производители използват стандартни цветни проводници за идентификация на функциите. Информационният лист за двигателя ще покаже информацията за конкретния двигател за идентификация на проводниците.

Анализ на проекти

В тази статия IC GreenPAK е конфигуриран да изпълнява дадена команда, получена от източник като IR предавател или външен бутон, за да посочи една от трите команди:

Включване / изключване: системата се включва или изключва при всяка интерпретация на тази команда. Състоянието на включване / изключване ще бъде обърнато с всеки нарастващ ръб на командата за включване / изключване.

Таймер: таймерът работи 30, 60 и 120 минути. При четвъртия импулс таймерът се изключва и периодът на таймера се връща в първоначалното състояние на синхронизирането.

Скорост: Контролира скоростта на двигателя, като последователно повтаря активираната мощност от проводниците за избор на скорост на двигателя (1,2,3).

IR декодер

Изградена е IR декодерна схема за приемане на сигнали от външен IR предавател и за активиране на желаната команда. Приехме протокола NEC поради популярността му сред производителите. Протоколът NEC използва "импулсно разстояние" за кодиране на всеки бит; всеки импулс отнема 562,5 нас, за да бъде предаден, използвайки сигнала на 38 kHz честотен носител. Предаването на логически 1 сигнал изисква 2,25 ms, докато предаването на логически 0 сигнал отнема 1,125 ms. Фигура 3 илюстрира предаването на импулсния влак съгласно протокола NEC. Състои се от 9 ms AGC пакет, след това 4.5ms пространство, след това 8-битов адрес и накрая 8-битова команда. Обърнете внимание, че адресът и командата се предават два пъти; вторият път е допълнение 1 (всички битове са обърнати) като паритет, за да се гарантира, че полученото съобщение е правилно.LSB се предава първо в съобщението.

Дизайн GreenPAK

Дизайнът на интегралната схема е изграден в безплатен GUI-базиран софтуер GreenPAK Designer. Пълният файл за проектиране можете да намерите тук.

Съответните битове на полученото съобщение се извличат на няколко етапа. За начало началото на съобщението се определя от 9ms AGC пакет, използвайки CNT2 и 2-битов LUT1. Ако това е установено, след CNT6 и 2L2 се задава пространство от 4,5ms. Ако заглавката е правилна, изходът DFF0 е зададен High, за да позволи приемането на адреса. Блоковете CNT9, 3L0, 3L3 и P DLY0 се използват за извличане на тактовите импулси от полученото съобщение. Битовата стойност се взема при нарастващия ръб на сигнала IR_CLK, на 0,845ms от нарастващия ръб от IR_IN.

След това интерпретираният адрес се сравнява с адрес, съхраняван в PGEN с помощта на 2LUT0. 2LUT0 е XOR порта и PGEN съхранява обърнатия адрес. Всеки бит от PGEN се сравнява последователно с входящия сигнал и резултатът от всяко сравнение се съхранява в DFF2 заедно с нарастващия ръб на IR-CLK.

В случай, че е открита някаква грешка в адреса, изходът на 3-битовия LUT5 SR се променя на High, за да се предотврати сравняването на останалата част от съобщението (командата). Ако полученият адрес съвпада със съхранения адрес в PGEN, втората половина на съобщението (команда и обърната команда) се насочва към SPI, така че желаната команда може да бъде прочетена и изпълнена. CNT5 и DFF5 се използват за указване на края на адреса и началото на командата, където 'Counter data' на CNT5 е равно на 18:16 импулси за адреса в допълнение към първите два импулса (9ms, 4.5ms).

Ако пълният адрес, включително заглавката, е бил правилно получен и съхранен в IC (в PGEN), изходът 3L3 OR Gate дава сигнала Low към nCSB pin на SPI, който трябва да бъде активиран. Следователно SPI започва да получава командата.

IC SLG46620 има 4 вътрешни регистри с 8-битова дължина и по този начин е възможно да се съхраняват четири различни команди. DCMP1 се използва за сравняване на получената команда с вътрешните регистри и е проектиран 2-битов двоичен брояч, чиито изходи A1A0 са свързани към MTRX SEL # 0 и # 1 на DCMP1, за да сравнява получената команда с всички регистри последователно и непрекъснато.

Декодер с резе е конструиран с помощта на DFF6, DFF7, DFF8 и 2L5, 2L6, 2L7. Дизайнът работи по следния начин; ако A1A0 = 00 , изходът SPI се сравнява с регистър 3. Ако и двете стойности са равни, DCMP1 дава висок сигнал на своя EQ изход. Тъй като A1A0 = 00 , това активира 2L5 и DFF6 следователно извежда висок сигнал, показващ, че сигналът е включен / изключен. По подобен начин, за останалите управляващи сигнали CNT7 и CNT8 са конфигурирани като „Забавяне на двата края“, за да генерират закъснение във времето и да позволят на DCMP1 да промени състоянието на изхода си, преди стойността на изхода да се задържи от DFF.

Стойността на командата за включване / изключване се съхранява в регистър 3, командата на таймера в регистър 2 и командата за скорост в регистър 1.

MUX за скорост

За превключване на скорости е изграден 2-битов двоичен брояч, чийто входен импулс се приема от външния бутон, който е свързан към Pin4 или от IR сигнала за скорост през P10 от командния компаратор. В начално състояние Q1Q0 = 11 и чрез прилагане на импулс на входа на брояча от 3-битов LUT6, Q1Q0 последователно става 10, 01 и след това 00 състояние. 3-битов LUT7 е използван за пропускане на 00 състояния, като се има предвид, че в избрания двигател са налични само три скорости. Сигналът за включване / изключване трябва да е висок, за да активирате процеса на управление. Следователно, ако сигналът за включване / изключване е нисък, активираният изход се деактивира и двигателят се изключва, както е показано на фигура 6.

Таймер

Включен е 3-периоден таймер (30 минути, 60 минути, 120 минути). За да се създаде структура за управление, 2-битов двоичен брояч приема импулси от външен бутон на таймера, свързан към Pin13 и от сигнала на IR таймера. Броячът използва Pipe Delay1, където Out0 PD номер е равен на 1 и Out1 PD номер е равен на 2 чрез избор на обърната полярност за Out1. В начално състояние Out1, Out0 = 10 , таймерът е деактивиран. След това, чрез прилагане на импулс на входния CK за Pipe Delay1, състоянието на изхода се променя последователно на 11,01,00, обръщайки CNT / DLY към всяко активирано състояние. CNT0, CNT3, CNT4 са конфигурирани да работят като „Rising Edge Delays“, чийто вход произхожда от изхода на CNT1, който е конфигуриран да дава импулс на всеки 10 секунди.

За да имате забавяне от 30 минути:

30 x 60 = 1800 секунди ÷ 10 секунди интервали = 180 бита

Следователно броячните данни за CNT4 са 180, CNT3 са 360 и CNT0 са 720. След като приключи закъснението, през 3L14 до 3L11 се предава силен импулс, което кара системата да се изключи. Таймерите се нулират, ако системата е изключена от външния бутон, свързан към Pin12 или от сигнала IR_ON / OFF.

* Можете да използвате триак или полупроводниково реле вместо електромеханично реле, ако искате да използвате електронен превключвател.

* За бутоните е използван хардуерен разделител (кондензатор, резистор).

Резултати

Като първа стъпка в оценката на дизайна беше използван софтуерният симулатор GreenPAK. На входовете бяха създадени виртуални бутони и бяха наблюдавани външните светодиоди, противоположни на изходите на платката за разработка. Инструментът Signal Wizard е използван за генериране на сигнал, подобен на NEC Format, за отстраняване на грешки.

Генериран е сигнал с образеца 0x00FF5FA0, където 0x00FF е адресът, съответстващ на инвертирания адрес, съхраняван в PGEN, а 0x5FA0 е командата, съответстваща на обърнатата команда в регистър 3 на DCMP за контрол на функцията за включване / изключване. Системата в начално състояние е в състояние OFF, но след подаване на сигнала, ние отбелязваме, че системата се включва. Ако един адрес е бил променен в адреса и сигналът е бил повторно приложен, ние отбелязваме, че нищо не се случва (несъвместим адрес).

След стартиране на съветника за сигнали за един път (с валидна команда за включване / изключване):

Заключение

Тази статия се концентрира върху конфигурацията на GreenPAK IC, предназначена за управление на 3-скоростен двигател с променлив ток. Той включва няколко функции като скорости на колоездене, генериране на 3-периоден таймер и изграждане на IR декодер, съвместим с протокола NEC. GreenPAK демонстрира ефективност при интегриране на няколко функции, всички в нискотарифно решение с малка площ.