Ir dekodér pro multi

Jednofázové motory na střídavý proud se obvykle nacházejí v domácích předmětech, jako jsou ventilátory, a jejich otáčky lze snadno regulovat při použití několika samostatných vinutí pro nastavené rychlosti. V tomto článku sestavujeme digitální řadič, který umožňuje uživatelům ovládat funkce, jako jsou otáčky motoru a provozní doba. Tento článek také zahrnuje obvod infračerveného přijímače, který podporuje protokol NEC, kde lze motor ovládat tlačítky nebo signálem přijímaným infračerveným vysílačem.

K tomu se používá GreenPAK ™ SLG46620 IC jako základní řadič odpovědný za tyto různé funkce: multiplexní obvod pro aktivaci jedné rychlosti (ze tří rychlostí), 3-periodové odpočítávací časovače a infračervený dekodér pro příjem externí infračervený signál, který extrahuje a provede požadovaný příkaz.

Podíváme-li se na funkce obvodu, všimneme si několik současně použitých diskrétních funkcí: MUXing, časování a IR dekódování. Výrobci často používají pro vytváření elektronických obvodů mnoho integrovaných obvodů kvůli nedostatku dostupného jedinečného řešení v rámci jediného integrovaného obvodu. Použití IC GreenPAK umožňuje výrobcům použít jeden čip pro zahrnutí mnoha požadovaných funkcí a následně snížit systémové náklady a dohled nad výrobou.

Systém se všemi jeho funkcemi byl testován, aby byl zajištěn správný provoz. Konečný obvod může vyžadovat speciální úpravy nebo další prvky přizpůsobené zvolenému motoru.

Abychom zkontrolovali, že systém pracuje nominálně, byly generovány testovací případy pro vstupy pomocí emulátoru návrháře GreenPAK. Emulace ověřuje různé testovací případy pro výstupy a je potvrzena funkčnost IR dekodéru. Konečný design je také testován se skutečným motorem pro potvrzení.

3rychlostní motor ventilátoru střídavého proudu

3-rychlostní střídavé motory jsou jednofázové motory provozované střídavým proudem. Často se používají v široké škále domácích strojů, jako jsou různé typy ventilátorů (nástěnný ventilátor, stolní ventilátor, skříňový ventilátor). Ve srovnání s motorem na stejnosměrný proud je řízení otáček motoru na střídavý proud relativně komplikované, protože frekvence dodávaného proudu se musí změnit, aby se změnily otáčky motoru. Zařízení, jako jsou ventilátory a chladicí stroje, obvykle nevyžadují jemnou zrnitost rychlosti, ale vyžadují diskrétní kroky, jako jsou nízké, střední a vysoké rychlosti. Pro tyto aplikace mají střídavé motory ventilátorů několik vestavěných cívek určených pro několik rychlostí, kde se změna z jedné rychlosti na druhou provádí napájením cívky požadované rychlosti.

Motor, který v tomto projektu používáme, je třírychlostní střídavý motor, který má 5 vodičů: 3 vodiče pro řízení rychlosti, 2 vodiče pro napájení a spouštěcí kondenzátor, jak je znázorněno na obrázku 2 níže. Někteří výrobci používají k identifikaci funkce standardní barevně označené vodiče. Datový list motoru zobrazí konkrétní informace o motoru pro identifikaci drátu.

Analýza projektu

V tomto článku je GreenPAK IC nakonfigurován k provádění daného příkazu přijatého ze zdroje, jako je IR vysílač nebo externí tlačítko, k označení jednoho ze tří příkazů:

Zapnuto / Vypnuto: systém se zapíná nebo vypíná při každé interpretaci tohoto příkazu. Stav zapnutí / vypnutí bude obrácen s každou vzestupnou hranou příkazu zapnutí / vypnutí.

Časovač: časovač je v provozu po dobu 30, 60 a 120 minut. Při čtvrtém impulzu se časovač vypne a perioda časovače se vrátí do původního stavu časování.

Rychlost: Řídí rychlost motoru a postupně iteruje aktivovaný výstup z vodičů pro výběr rychlosti motoru (1,2,3).

IR dekodér

Obvod IR dekodéru je vytvořen pro příjem signálů z externího IR vysílače a pro aktivaci požadovaného příkazu. Protokol NEC jsme přijali kvůli jeho popularitě mezi výrobci. Protokol NEC používá ke kódování každého bitu „vzdálenost impulzů“; každý impuls trvá 562,5 us, aby byl vysílán pomocí signálu 38 kHz nosné frekvence. Přenos signálu logické 1 vyžaduje 2,25 ms, zatímco přenos signálu logické 0 trvá 1,125 ms. Obrázek 3 ilustruje přenos sledu pulzů podle protokolu NEC. Skládá se z 9 ms shluku AGC, poté 4,5 ms prostoru, poté 8bitové adresy a nakonec 8bitového příkazu. Pamatujte, že adresa a příkaz jsou přenášeny dvakrát; podruhé je doplňkem 1 (všechny bity jsou invertovány) jako parita, aby byla zajištěna správnost přijaté zprávy.LSB se přenáší jako první ve zprávě.

GreenPAK Design

Návrh IC byl postaven v bezplatném softwaru GreenPAK Designer založeném na grafickém uživatelském rozhraní. Celý návrhový soubor najdete zde.

Příslušné bity přijaté zprávy jsou extrahovány v několika fázích. Začátek zprávy je určen z 9ms AGC shluku pomocí CNT2 a 2bitové LUT1. Pokud to bylo zjištěno, je prostřednictvím CNT6 a 2L2 zadáno 4,5 ms prostoru. Pokud je záhlaví správné, je výstup DFF0 nastaven na High, aby umožnil příjem adresy. Bloky CNT9, 3L0, 3L3 a P DLY0 se používají k extrakci hodinových impulzů z přijaté zprávy. Bitová hodnota je převzata na náběžné hraně signálu IR_CLK, 0,845 ms od náběžné hrany od IR_IN.

Interpretovaná adresa se poté porovná s adresou uloženou v PGEN pomocí 2LUT0. 2LUT0 je brána XOR a PGEN ukládá obrácenou adresu. Každý bit PGEN je sekvenčně porovnáván s příchozím signálem a výsledek každého srovnání je uložen v DFF2 spolu s rostoucí hranou IR-CLK.

V případě, že byla na adrese zjištěna jakákoli chyba, 3-bitový výstup západky LUT5 SR se změní na High, aby se zabránilo porovnání zbytku zprávy (příkazu). Pokud se přijatá adresa shoduje s uloženou adresou v PGEN, je druhá polovina zprávy (příkaz a invertovaný příkaz) směrována na SPI, aby bylo možné požadovaný příkaz přečíst a provést. CNT5 a DFF5 se používají k určení konce adresy a začátku příkazu, kde se „Počítadlo dat“ CNT5 rovná 18:16 pulzů pro adresu kromě prvních dvou impulzů (9ms, 4,5ms).

Pokud byla úplná adresa, včetně záhlaví, správně přijata a uložena v IC (v PGEN), výstup 3L3 OR Gate dává signál Low k aktivaci pinu SPC nCSB. SPI následně začne přijímat příkaz.

SLG46620 IC má 4 interní registry o délce 8 bitů a je tak možné uložit čtyři různé příkazy. DCMP1 se používá k porovnání přijatého příkazu s interními registry a je navržen 2bitový binární čítač, jehož výstupy A1A0 jsou připojeny k MTRX SEL # 0 a # 1 DCMP1, aby postupně a nepřetržitě porovnávaly přijímaný příkaz se všemi registry.

Dekodér se západkou byl sestrojen pomocí DFF6, DFF7, DFF8 a 2L5, 2L6, 2L7. Návrh funguje následovně; pokud je A1A0 = 00 , je výstup SPI porovnán s registrem 3. Pokud jsou obě hodnoty stejné, DCMP1 dává vysoký signál na svém výstupu EQ. Vzhledem k tomu, že A1A0 = 00 , aktivuje se 2L5 a DFF6 následně vyšle vysoký signál, který indikuje, že byl přijat signál Zapnuto / Vypnuto. Podobně pro zbytek řídicích signálů jsou CNT7 a CNT8 konfigurovány jako „Both Edge Delay“, aby generovaly časové zpoždění a umožnily DCMP1 změnit stav svého výstupu, než je hodnota výstupu udržována DFF.

Hodnota příkazu Zapnuto / Vypnuto je uložena v registru 3, příkaz časovače v registru 2 a příkaz rychlosti v registru 1.

Rychlost MUX

Pro přepínání rychlostí byl sestaven 2bitový binární čítač, jehož vstupní impuls je přijímán externím tlačítkem, které je připojeno k Pin4 nebo ze signálu rychlosti IR přes P10 z komparátoru příkazů. V počátečním stavu Q1Q0 = 11 a aplikací impulzu na vstup čítače z 3bitového LUT6 se Q1Q0 postupně stává stavem 10, 01 a poté 00. 3bitový LUT7 byl použit k přeskočení stavů 00, protože ve zvoleném motoru jsou k dispozici pouze tři rychlosti. Signál zapnutí / vypnutí musí být vysoký, aby se aktivoval proces řízení. Pokud je tedy signál zapnutí / vypnutí nízký, aktivovaný výstup je deaktivován a motor je vypnut, jak je znázorněno na obrázku 6.

Časovač

Je implementován časovač 3 období (30 min., 60 min., 120 min.). Pro vytvoření řídicí struktury přijímá 2bitový binární čítač impulsy z externího tlačítka časovače připojeného k Pin13 a ze signálu časovače IR. Čítač používá Pipe Delay1, kde Out0 PD num se rovná 1 a Out1 PD num se rovná 2 výběrem obrácené polarity pro Out1. V počátečním stavu Out1, Out0 = 10 je časovač deaktivován. Poté aplikováním impulzu na vstupní CK pro Pipe Delay1 se výstupní stav postupně změní na 11,01,00 a invertuje CNT / DLY do každého aktivovaného stavu. CNT0, CNT3, CNT4 byly nakonfigurovány tak, aby fungovaly jako „zpoždění náběžné hrany“, jejichž vstup pochází z výstupu CNT1, který je nakonfigurován tak, aby každých 10 sekund poskytoval puls.

Chcete-li mít časové zpoždění 30 minut:

30 x 60 = 1800 sekund ÷ 10sekundové intervaly = 180 bitů

Proto jsou data čítače pro CNT4 180, CNT3 je 360 a CNT0 je 720. Jakmile je časová prodleva dokončena, je vyslán vysoký impuls přes 3L14 do 3L11, což způsobí vypnutí systému. Časovače se resetují, pokud je systém vypnut externím tlačítkem připojeným k Pin12 nebo signálem IR_ON / OFF.

* Pokud chcete použít elektronický spínač, můžete místo elektromechanického relé použít triak nebo polovodičové relé.

* Pro tlačítka byl použit hardwarový debouncer (kondenzátor, rezistor).

Výsledek

Jako první krok při hodnocení návrhu byl použit GreenPAK Software Simulator. Na vstupech byla vytvořena virtuální tlačítka a byly sledovány externí LED diody naproti výstupům na vývojové desce. Nástroj Signal Wizard byl použit k vygenerování signálu podobného formátu NEC kvůli ladění.

Byl vygenerován signál se vzorem 0x00FF5FA0, kde 0x00FF je adresa odpovídající invertované adrese uložené v PGEN a 0x5FA0 je příkaz odpovídající invertovanému příkazu v registru DCMP 3 pro ovládání funkce zapnutí / vypnutí. Systém v počátečním stavu je ve stavu VYPNUTO, ale po použití signálu si povšimneme, že se systém zapne. Pokud byl v adrese změněn jeden bit a signál byl znovu použit, zaznamenáváme, že se nic nestane (nekompatibilní adresa).

Po jednorázovém spuštění Průvodce signálem (s platným příkazem Zapnuto / Vypnuto):

Závěr

Tento článek se zaměřuje na konfiguraci integrovaného obvodu GreenPAK určeného k řízení třírychlostního střídavého motoru. Zahrnuje několik funkcí, jako je rychlost cyklování, generování 3-časového časovače a konstrukce IR dekodéru kompatibilního s protokolem NEC. GreenPAK prokázal účinnost při integraci několika funkcí, a to vše v nízkonákladovém a malém IC řešení.