ІК-декодер для мульти

Однофазні двигуни змінного струму, як правило, містяться в побутових предметах, таких як вентилятори, і їх швидкість можна легко контролювати, використовуючи кілька дискретних обмоток для заданих швидкостей. У цій статті ми створили цифровий контролер, який дозволяє користувачам контролювати такі функції, як швидкість двигуна та час роботи. Ця стаття також включає інфрачервону схему приймача, яка підтримує протокол NEC, де двигуном можна керувати за допомогою кнопок або сигналу, отриманого інфрачервоним передавачем.

Для цього в якості базового контролера, відповідального за ці різноманітні функції, використовується мікросхема GreenPAK ™ SLG46620: мультиплексна схема для активації однієї швидкості (з трьох швидкостей), таймери зворотного відліку на 3 періоди та інфрачервоний декодер для отримання зовнішній інфрачервоний сигнал, який витягує та виконує потрібну команду.

Якщо ми розглянемо функції схеми, ми відзначимо кілька дискретних функцій, що використовуються одночасно: MUXing, синхронізація та ІЧ-декодування. Виробники часто використовують багато мікросхем для побудови електронної схеми через відсутність доступного унікального рішення в межах однієї мікросхеми. Використання мікросхеми GreenPAK дозволяє виробникам використовувати єдиний чіп для включення багатьох бажаних функцій і, отже, зменшити системні витрати та контроль виробництва.

Система з усіма її функціями перевірена для забезпечення належної роботи. Кінцева схема може вимагати спеціальних модифікацій або додаткових елементів, пристосованих до обраного двигуна.

Щоб перевірити, що система працює номінально, за допомогою емулятора дизайнера GreenPAK було сформовано тестові кейси для входів. Емуляція перевіряє різні тестові випадки для виходів, і функціональність ІЧ-декодера підтверджена. Остаточна конструкція також перевіряється на фактичному двигуні для підтвердження.

3-швидкісний двигун вентилятора змінного струму

3-швидкісні двигуни змінного струму - це однофазні двигуни, що працюють від змінного струму. Вони часто використовуються в різноманітних побутових машинах, таких як вентилятори різних типів (настінні вентилятори, настільні вентилятори, коробчаті вентилятори). Порівняно з двигуном постійного струму, регулювання швидкості в двигуні змінного струму є відносно складним, оскільки частота подаваного струму повинна змінитися, щоб змінити швидкість двигуна. Такі прилади, як вентилятори та холодильні машини, як правило, не вимагають тонкої гранулярності за швидкістю, але вимагають дискретних етапів, таких як низька, середня та висока швидкість. Для цих застосувань двигуни вентиляторів змінного струму мають кілька вбудованих котушок, розроблених для декількох швидкостей, де перехід від однієї швидкості до іншої здійснюється за рахунок включення котушки бажаної швидкості.

Двигун, який ми використовуємо в цьому проекті, - це 3-швидкісний двигун змінного струму, який має 5 проводів: 3 дроти для регулювання швидкості, 2 дроти для живлення та пусковий конденсатор, як показано на малюнку 2 нижче. Деякі виробники використовують стандартні кольорові дроти для ідентифікації функцій. Таблиця даних двигуна відображатиме інформацію про конкретний двигун для ідентифікації проводів.

Аналіз проекту

У цій статті IC GreenPAK налаштований на виконання заданої команди, отриманої від джерела, такого як ІЧ-передавач або зовнішня кнопка, для позначення однієї з трьох команд:

Увімкнути / Вимкнути: система вмикається або вимикається при кожному тлумаченні цієї команди. Стан увімкнення / вимкнення буде змінено з кожним піднімається фронтом команди ввімкнення / вимкнення.

Таймер: таймер працює протягом 30, 60 та 120 хвилин. На четвертому імпульсі таймер вимикається, і період таймера повертається до початкового стану синхронізації.

Швидкість: регулює швидкість двигуна, послідовно повторюючи активовану потужність від дротів вибору швидкості двигуна (1,2,3).

ІЧ-декодер

Схема ІЧ-декодера побудована для прийому сигналів від зовнішнього ІЧ-передавача і для активації потрібної команди. Ми прийняли протокол NEC через його популярність серед виробників. Протокол NEC використовує "імпульсну відстань" для кодування кожного біта; кожен імпульс вимагає 562,5 нас для передачі за допомогою сигналу несучої частоти 38 кГц. Для передачі сигналу логіки 1 потрібно 2,25 мс, тоді як передача сигналу логіки 0 займає 1,125 мс. Рисунок 3 ілюструє передачу імпульсної послідовності згідно протоколу NEC. Він складається з 9 мс AGC-пакету, потім 4,5 мс простору, потім 8-бітової адреси і, нарешті, 8-бітної команди. Зверніть увагу, що адреса та команда передаються двічі; другий раз - це доповнення 1 (усі біти інвертовані) як паритет для забезпечення правильності отриманого повідомлення.LSB передається першим у повідомленні.

Дизайн GreenPAK

Дизайн IC був побудований на безкоштовному програмному забезпеченні GreenPAK Designer на базі графічного інтерфейсу. Повний файл дизайну можна знайти тут.

Відповідні біти отриманого повідомлення витягуються протягом декількох етапів. Для початку початок повідомлення визначається з 9-секундного пакету АРУ з використанням CNT2 і 2-бітного LUT1. Якщо це було виявлено, тоді через CNT6 і 2L2 визначається простір 4,5 мс. Якщо заголовок правильний, вихід DFF0 встановлюється Високим, щоб дозволити прийом адреси. Блоки CNT9, 3L0, 3L3 та P DLY0 використовуються для вилучення тактових імпульсів з отриманого повідомлення. Бітове значення приймається за висхідний фронт сигналу IR_CLK, на відстані 0,845 мс від висхідного фронту від IR_IN.

Потім інтерпретована адреса порівнюється з адресою, що зберігається в PGEN за допомогою 2LUT0. 2LUT0 - це затвор XOR, і PGEN зберігає інвертовану адресу. Кожен біт PGEN послідовно порівнюється з вхідним сигналом, і кожен результат порівняння зберігається в DFF2 разом з висхідним фронтом IR-CLK.

У разі виявлення будь-якої помилки в адресі, 3-бітний вихід LUT5 SR-фіксатора змінюється на Високий, щоб запобігти порівнянню решти повідомлення (команда). Якщо отримана адреса відповідає збереженій адресі в PGEN, друга половина повідомлення (команда та інвертована команда) спрямовується до SPI, щоб бажану команду можна було прочитати та виконати. CNT5 і DFF5 використовуються для вказівки кінця адреси та початку команди, де 'Дані лічильника' CNT5 дорівнюють 18:16 імпульсів для адреси на додаток до перших двох імпульсів (9 мс, 4,5 мс).

Якщо повна адреса, включаючи заголовок, була правильно отримана і збережена в мікросхемі (у PGEN), вихід 3L3 OR Gate видає сигнал Low на штифт nCSB SPI для активації. Отже, SPI починає отримувати команду.

IC SLG46620 має 4 внутрішні регістри 8-бітової довжини, і отже, можна зберігати чотири різні команди. DCMP1 використовується для порівняння отриманої команди з внутрішніми регістрами, а також розроблений 2-розрядний двійковий лічильник, вихід A1A0 якого підключений до MTRX SEL # 0 та # 1 DCMP1, щоб послідовно та безперервно порівнювати отриману команду з усіма регістрами.

Декодер із засувкою був побудований за допомогою DFF6, DFF7, DFF8 та 2L5, 2L6, 2L7. Конструкція діє наступним чином; якщо A1A0 = 00 , вихід SPI порівнюється з регістром 3. Якщо обидва значення рівні, DCMP1 подає сигнал High на своєму виході EQ. Оскільки A1A0 = 00 , це активує 2L5, і, отже, DFF6 видає сигнал High, який вказує на те, що сигнал On / Off отриманий. Подібним чином, для решти керуючих сигналів CNT7 і CNT8 налаштовані як "Затримка обох країв", щоб генерувати затримку часу і дозволяти DCMP1 змінювати стан свого виходу до того, як значення виходу утримується DFF.

Значення команди Увімк. / Вимк. Зберігається в регістрі 3, команди таймера в регістрі 2, а команди швидкості - в регістрі 1.

Швидкість MUX

Для перемикання швидкостей був побудований 2-бітний двійковий лічильник, вхідний імпульс якого приймається зовнішньою кнопкою, яка підключена до Pin4 або від ІЧ-сигналу швидкості через P10 від компаратора команд. У початковому стані Q1Q0 = 11 і, подаючи імпульс на вхід лічильника з 3-бітового LUT6, Q1Q0 послідовно стає 10, 01, а потім 00. 3-бітний LUT7 використовувався для пропуску 00 станів, враховуючи, що у вибраному двигуні доступні лише три швидкості. Сигнал увімкнення / вимкнення повинен бути високим, щоб активувати процес управління. Отже, якщо сигнал ввімкнення / вимкнення низький, активований вихід відключається, а двигун вимикається, як показано на малюнку 6.

Таймер

Реалізовано 3-періодовий таймер (30 хв, 60 хв, 120 хв). Для створення структури управління 2-бітний двійковий лічильник приймає імпульси від зовнішньої кнопки таймера, підключеної до Pin13, та від сигналу ІЧ-таймера. Лічильник використовує Pipe Delay1, де Out0 PD num дорівнює 1, а Out1 PD num дорівнює 2, вибравши інвертовану полярність для Out1. У початковому стані Out1 , Out0 = 10 таймер вимкнено. Після цього, застосовуючи імпульс на вхідному CK для Pipe Delay1, вихідний стан змінюється послідовно на 11,01,00, інвертуючи CNT / DLY до кожного активованого стану. CNT0, CNT3, CNT4 були налаштовані на роботу як "затримки з висхідним краєм", вхід яких походить від виходу CNT1, який налаштований на подачу імпульсу кожні 10 секунд.

Щоб мати затримку в 30 хвилин:

30 x 60 = 1800 секунд ÷ 10 секундних інтервалів = 180 біт

Отже, дані лічильника для CNT4 дорівнюють 180, CNT3 дорівнюють 360, а CNT0 дорівнюють 720. Після закінчення тимчасової затримки через 3L14 до 3L11 передається сильний імпульс, через що система вимикається. Таймери скидаються, якщо система вимкнена зовнішньою кнопкою, підключеною до Pin12, або сигналом IR_ON / OFF.

* Ви можете використовувати симісторне або твердотільне реле замість електромеханічного реле, якщо хочете використовувати електронний вимикач.

* Для кнопок був використаний апаратний роздільник (конденсатор, резистор).

Результати

В якості першого кроку в оцінці проекту був використаний програмний симулятор GreenPAK. На входах були створені віртуальні кнопки, а зовнішні світлодіоди, протилежні виходам на платі розробки, контролювались. Засіб Майстер сигналів був використаний для генерації сигналу, подібного до формату NEC, для налагодження.

Було сформовано сигнал із шаблоном 0x00FF5FA0, де 0x00FF - це адреса, що відповідає інвертованій адресі, що зберігається в PGEN, а 0x5FA0 - команда, що відповідає інвертованій команді в реєстрі 3 DCMP для управління функціональністю увімкнення / вимкнення. Система у початковому стані знаходиться у стані ВИМК., Але після подачі сигналу ми зауважимо, що система вмикається. Якщо в адресі було змінено один біт і сигнал був повторно застосований, ми зазначаємо, що нічого не відбувається (несумісна адреса).

Після запуску майстра сигналу на один раз (за допомогою діючої команди On / Off):

Висновок

Ця стаття зосереджена на конфігурації мікросхеми GreenPAK, призначеної для управління 3-швидкісним двигуном змінного струму. Він включає кілька функцій, таких як швидкість руху на велосипеді, генерація 3-періодного таймера та побудова ІЧ-декодера, сумісного з протоколом NEC. GreenPAK продемонстрував ефективність інтеграції декількох функцій - все це за низькою вартістю та рішенням ІС на невеликій площі.