Ir-dekoder til multi

Enfasede vekselstrømsmotorer findes typisk i husholdningsartikler såsom blæsere, og deres hastighed kan let styres, når der bruges flere adskilte viklinger til indstillede hastigheder. I denne artikel bygger vi en digital controller, der giver brugerne mulighed for at styre funktioner såsom motorhastighed og driftstid. Denne artikel inkluderer også et infrarødt modtager kredsløb, der understøtter NEC-protokollen, hvor en motor kan styres fra trykknapper eller et signal modtaget af en infrarød sender.

For at udføre dette bruges en GreenPAK ™ SLG46620 IC som en grundlæggende controller med ansvar for disse forskellige funktioner: et multiplex kredsløb til at aktivere en hastighed (ud af tre hastigheder), 3-periode nedtællingstimere og en infrarød dekoder til at modtage en eksternt infrarødt signal, der udtrækker og udfører den ønskede kommando.

Hvis vi ser på funktionerne i kredsløbet, bemærker vi flere diskrete funktioner, der anvendes samtidigt: MUXing, timing og IR-afkodning. Producenter bruger ofte mange IC'er til at opbygge det elektroniske kredsløb på grund af manglen på en tilgængelig unik løsning inden for en enkelt IC. Brugen af ​​en GreenPAK IC gør det muligt for producenterne at anvende en enkelt chip til at inkludere mange af de ønskede funktioner og dermed reducere systemomkostningerne og tilsynet med fremstillingen.

Systemet med alle dets funktioner er testet for at sikre korrekt drift. Det endelige kredsløb kan kræve specielle ændringer eller yderligere elementer skræddersyet til den valgte motor.

For at kontrollere, at systemet fungerer nominelt, er testcases for input blevet genereret ved hjælp af GreenPAK designer-emulatoren. Emuleringen verificerer forskellige testtilfælde for output, og IR-dekoderens funktionalitet er bekræftet. Det endelige design testes også med en faktisk motor til bekræftelse.

3-trins AC-blæsermotor

3-trins vekselstrømsmotorer er enfasede motorer, der drives af en vekselstrøm. De bruges ofte i en lang række husholdningsmaskiner såsom forskellige typer blæsere (vægventilator, bordventilator, kasseventilator). Sammenlignet med en jævnstrømsmotor er styring af hastighed i en vekselstrømsmotor relativt kompliceret, da den leverede strømfrekvens skal ændres for at ændre motorhastigheden. Apparater såsom blæsere og kølemaskiner kræver normalt ikke fin granularitet i hastighed, men kræver diskrete trin såsom lave, mellemstore og høje hastigheder. Til disse applikationer har AC-ventilatormotorer flere indbyggede spoler designet til flere hastigheder, hvor skift fra en hastighed til en anden opnås ved at aktivere den ønskede hastigheds spole.

Motoren, vi bruger i dette projekt, er en 3-trins vekselstrømsmotor, der har 5 ledninger: 3 ledninger til hastighedsregulering, 2 ledninger til strøm og en startkondensator som illustreret i figur 2 nedenfor. Nogle producenter bruger standard farvekodede ledninger til funktionsidentifikation. En motors datablad viser den specifikke motorinformation til ledningsidentifikation.

Projektanalyse

I denne artikel er en GreenPAK IC konfigureret til at udføre en given kommando, modtaget fra en kilde, såsom en IR-sender eller en ekstern knap, for at indikere en af ​​tre kommandoer:

On / Off: systemet tændes eller slukkes med hver fortolkning af denne kommando. Til / fra-tilstanden vendes med hver stigende kant af On / Off-kommandoen.

Timer: timeren betjenes i 30, 60 og 120 minutter. Ved den fjerde puls slukkes timeren, og timerperioden vender tilbage til den oprindelige timingtilstand.

Hastighed: Styrer motorens hastighed og gentager successivt det aktiverede output fra motorens hastighedsvalgstråde (1,2,3).

IR-dekoder

Et IR-dekoderkredsløb er bygget til at modtage signaler fra en ekstern IR-sender og til at aktivere den ønskede kommando. Vi vedtog NEC-protokollen på grund af dens popularitet blandt producenterne. NEC-protokollen bruger "pulsafstand" til at kode hver bit; hver puls tager 562,5 os at blive transmitteret ved hjælp af signalet fra en 38 kHz frekvensbærer. Transmission af et logisk 1-signal kræver 2,25 ms, mens transmissionen af ​​et logisk 0-signal tager 1,125 ms. Figur 3 illustrerer transmission af pulstog i henhold til NEC-protokollen. Den består af 9 ms AGC burst, derefter 4,5 ms plads, derefter 8-bit-adressen og endelig 8-bit-kommandoen. Bemærk, at adressen og kommandoen transmitteres to gange; anden gang er 1's komplement (alle bits er inverteret) som paritet for at sikre, at den modtagne besked er korrekt.LSB transmitteres først i meddelelsen.

GreenPAK Design

IC-designet blev bygget i gratis GUI-baseret GreenPAK Designer Software. Den komplette designfil kan findes her.

Den modtagne meddelelses relevante bits ekstraheres over flere trin. Til at begynde med er begyndelsen af ​​meddelelsen specificeret fra 9 ms AGC burst ved hjælp af CNT2 og 2-bit LUT1. Hvis dette er blevet detekteret, specificeres der 4,5 ms plads via CNT6 og 2L2. Hvis overskriften er korrekt, er DFF0-udgangen indstillet Høj for at tillade modtagelse af adressen. Blokkene CNT9, 3L0, 3L3 og P DLY0 bruges til at udtrække urimpulser fra den modtagne besked. Bitværdien tages ved den stigende kant af IR_CLK-signalet, 0,845 ms fra den stigende kant fra IR_IN.

Den fortolkede adresse sammenlignes derefter med en adresse, der er gemt i PGEN ved hjælp af 2LUT0. 2LUT0 er en XOR-port, og PGEN gemmer den omvendte adresse. Hver bit af PGEN sammenlignes sekventielt med det indgående signal, og hvert sammenligningsresultat lagres i DFF2 sammen med den stigende kant af IR-CLK.

Hvis der er opdaget en fejl i adressen, ændres 3-bit LUT5 SR-latchoutputtet til High for at forhindre sammenligning af resten af ​​meddelelsen (kommandoen). Hvis den modtagne adresse matcher den gemte adresse i PGEN, dirigeres anden halvdel af meddelelsen (kommando & inverteret kommando) til SPI, så den ønskede kommando kan læses og udføres. CNT5 og DFF5 bruges til at specificere slutningen af ​​adressen og starten af ​​kommandoen, hvor 'Counter data' af CNT5 er lig med 18:16 impulser for adressen ud over de første to impulser (9ms, 4,5ms).

Hvis den fulde adresse, inklusive header, er modtaget korrekt og gemt i IC'en (i PGEN), giver 3L3 ELLER Gate-udgangen signalet Lavt til SPIs nCSB-pin, der skal aktiveres. SPI begynder derfor at modtage kommandoen.

SLG46620 IC har 4 interne registre med 8 bit længde, og det er således muligt at gemme fire forskellige kommandoer. DCMP1 bruges til at sammenligne den modtagne kommando med de interne registre, og der er designet en 2-bit binær tæller, hvis A1A0-udgange er forbundet til MTRX SEL # 0 og # 1 i DCMP1 for at sammenligne den modtagne kommando med alle registre successivt og kontinuerligt.

En dekoder med lås blev konstrueret under anvendelse af DFF6, DFF7, DFF8 og 2L5, 2L6, 2L7. Designet fungerer som følger: hvis A1A0 = 00 , sammenlignes SPI-udgangen med register 3. Hvis begge værdier er ens, giver DCMP1 et højt signal ved sin EQ-udgang. Da A1A0 = 00 aktiverer dette 2L5, og DFF6 udsender derfor et højt signal, der indikerer, at signalet On / Off er modtaget. Tilsvarende er CNT7 og CNT8 i resten af ​​styresignalerne konfigureret som 'Begge kantforsinkelse' til at generere en tidsforsinkelse og tillade DCMP1 at ændre tilstanden for dens output, før outputværdien holdes af DFF'erne.

Værdien af ​​On / Off-kommandoen er gemt i register 3, timer-kommandoen i register 2 og hastighedskommandoen i register 1.

Hastighed MUX

For at skifte hastighed blev der bygget en 2-bit binær tæller, hvis inputpuls modtages af den eksterne knap, der er forbundet til Pin4 eller fra IR-hastighedssignalet gennem P10 fra kommandokomparatoren. I den oprindelige tilstand Q1Q0 = 11 og ved at anvende en puls på tællerens indgang fra 3-bit LUT6 bliver Q1Q0 successivt 10, 01 og derefter 00-tilstanden. 3-bit LUT7 blev brugt til at springe over 00 tilstande, da kun tre hastigheder er tilgængelige i den valgte motor. On / Off-signalet skal være højt for at aktivere kontrolprocessen. Derfor, hvis On / Off-signalet er lavt, deaktiveres den aktiverede udgang, og motoren slukkes som vist i figur 6.

Timer

En 3-periode timer (30 min, 60 min, 120 min) er implementeret. For at oprette kontrolstrukturen modtager en 2-bit binær tæller impulser fra en ekstern timerknap tilsluttet Pin13 og fra IR-timersignalet. Tælleren bruger Pipe Delay1, hvor Out0 PD num er lig med 1 og Out1 PD num er lig med 2 ved at vælge en omvendt polaritet for Out1. I den oprindelige tilstand Out1, Out0 = 10 , er timeren deaktiveret. Derefter ændres outputtilstanden til 11,01,00 i rækkefølge ved at anvende en puls på indgangen CK til rørforsinkelse1, hvorved CNT / DLY inverteres til hver aktiveret tilstand. CNT0, CNT3, CNT4 blev konfigureret til at fungere som 'Rising Edge Delays', hvis input stammer fra output fra CNT1, som er konfigureret til at give en puls hvert 10. sekund.

For at have en tidsforsinkelse på 30 minutter:

30 x 60 = 1800 sekunder ÷ 10 sekunders intervaller = 180 bits

Derfor er tællerdata for CNT4 180, CNT3 er 360, og CNT0 er 720. Når tidsforsinkelsen er afsluttet, transmitteres en høj puls gennem 3L14 til 3L11, hvilket får systemet til at slukke. Timerne nulstilles, hvis systemet slukkes af den eksterne knap, der er tilsluttet Pin12 eller af IR_ON / OFF-signalet.

* Du kan bruge et triac- eller solid-state-relæ i stedet for et elektromekanisk relæ, hvis du vil bruge en elektronisk switch.

* En hardwareafgivere (kondensator, modstand) blev brugt til trykknapperne.

Resultater

Som det første trin i evalueringen af ​​designet blev GreenPAK Software Simulator brugt. Virtuelle knapper blev oprettet på indgangene, og de eksterne LED'er modsat udgangene på udviklingskortet blev overvåget. Signal Wizard-værktøjet blev brugt til at generere et signal svarende til NEC-format af hensyn til debugging.

Et signal med mønsteret 0x00FF5FA0 blev genereret, hvor 0x00FF er den adresse, der svarer til den inverterede adresse, der er gemt i PGEN, og 0x5FA0 er den kommando, der svarer til den inverterede kommando i DCMP-register 3 til at styre On / Off-funktionaliteten. Systemet i den oprindelige tilstand er i OFF-tilstand, men når signalet er påført, bemærker vi, at systemet tænder. Hvis en enkelt bit er blevet ændret i adressen, og signalet blev genanvendt, bemærker vi, at der ikke sker noget (inkompatibel adresse).

Efter at have startet Signalguiden en gang (med gyldig On / Off-kommando):

Konklusion

Denne artikel koncentrerer sig om konfigurationen af ​​en GreenPAK IC designet til at styre en 3-trins vekselstrømsmotor. Den indeholder flere funktioner såsom cykelhastigheder, generering af en 3-periode timer og konstruktion af en IR-dekoder kompatibel med NEC-protokollen. GreenPAK har vist effektivitet til at integrere flere funktioner, alt sammen i en IC-løsning til en lav pris og et lille område.