Ir-dekooderi monille

Yksivaiheisia vaihtovirtamoottoreita löytyy tyypillisesti taloustavarista, kuten puhaltimista, ja niiden nopeutta voidaan helposti säätää käytettäessä useita erillisiä käämiä asetetuille nopeuksille. Tässä artikkelissa rakennamme digitaalisen ohjaimen, jonka avulla käyttäjät voivat hallita toimintoja, kuten moottorin nopeutta ja käyttöaikaa. Tämä artikkeli sisältää myös NEC-protokollaa tukevan infrapunavastaanotinpiirin, jossa moottoria voidaan ohjata painikkeilla tai infrapunalähettimen vastaanottamalla signaalilla.

Tämän suorittamiseksi käytetään GreenPAK ™ SLG46620 IC: tä perusohjaimena, joka vastaa näistä erilaisista toiminnoista: multiplekspiiri yhden nopeuden (kolmesta nopeudesta) aktivoimiseksi, 3 jakson lähtölaskenta ja infrapunadekooderi vastaanottamaan ulkoinen infrapunasignaali, joka poimii ja suorittaa halutun komennon.

Jos tarkastelemme piirin toimintoja, huomataan useita samanaikaisesti käytettyjä erillisiä toimintoja: MUXing, ajoitus ja IR-dekoodaus. Valmistajat käyttävät usein monia piirisarjoja elektronisen piirin rakentamiseen, koska käytettävissä ei ole ainutkertaista ratkaisua yhdessä mikropiirissä. GreenPAK IC: n käyttö antaa valmistajille mahdollisuuden käyttää yhtä sirua monien haluttujen toimintojen sisällyttämiseen ja vähentää siten järjestelmän kustannuksia ja valmistuksen valvontaa.

Järjestelmä ja sen kaikki toiminnot on testattu moitteettoman toiminnan varmistamiseksi. Viimeinen piiri voi vaatia erikoismuutoksia tai lisäelementtejä, jotka on räätälöity valitulle moottorille.

Tarkistaaksesi, että järjestelmä toimii nimellisesti, tulot on testattu GreenPAK-suunnittelijaemulaattorin avulla. Emulointi tarkistaa eri testitapaukset lähdöille ja IR-dekooderin toimivuus vahvistetaan. Lopullinen malli testataan myös varsinaisella moottorilla vahvistusta varten.

3-vaihteinen vaihtovirtapuhaltimen moottori

3-nopeuksiset vaihtomoottorit ovat yksivaiheisia moottoreita, joita käytetään vaihtovirralla. Niitä käytetään usein monenlaisissa kotitalouskoneissa, kuten erityyppisissä tuulettimissa (seinäpuhallin, pöytätuuletin, laatikkotuuletin). DC-moottoriin verrattuna vaihtovirta-moottorin nopeuden säätäminen on suhteellisen monimutkaista, koska syötetyn virran taajuuden on muututtava moottorin nopeuden muuttamiseksi. Laitteet, kuten puhaltimet ja jäähdytyskoneet, eivät yleensä vaadi hienojakoista nopeutta, mutta vaativat erillisiä vaiheita, kuten pienet, keskisuuret ja suuret nopeudet. Näitä sovelluksia varten vaihtovirtapuhaltimen moottoreissa on useita sisäänrakennettuja keloja, jotka on suunniteltu useille nopeuksille, jolloin vaihtaminen nopeudesta toiseen tapahtuu virittämällä halutun nopeuden kela.

Tässä projektissa käytettävä moottori on 3-vaihteinen vaihtomoottori, jossa on 5 johtoa: 3 johtoa nopeuden säätöä varten, 2 johtoa virtaa varten ja käynnistyskondensaattori, kuten alla olevassa kuvassa 2 on esitetty. Jotkut valmistajat käyttävät tavallisia värikoodattuja johtoja toimintojen tunnistamiseen. Moottorin datalehti näyttää tietyn moottorin tiedot langan tunnistamiseksi.

Projektianalyysi

Tässä artikkelissa GreenPAK IC on määritetty suorittamaan tietty lähde, kuten IR-lähetin tai ulkoinen painike, vastaanotettu komento osoittamaan yhtä kolmesta komennosta:

Päälle / Pois: järjestelmä kytketään päälle tai pois päältä jokaisen tämän komennon tulkinnan yhteydessä. Päällä / Pois-tila muutetaan On / Off-komennon jokaisen nousevan reunan mukana.

Ajastin: ajastinta käytetään 30, 60 ja 120 minuuttia. Neljännessä pulssissa ajastin kytketään pois päältä ja ajastin palautuu alkuperäiseen ajastustilaan.

Nopeus: Säätää moottorin nopeutta toistamalla peräkkäin moottorin nopeudenvalintajohtojen (1,2,3) aktivoidun lähdön.

IR-dekooderi

IR-dekooderipiiri on rakennettu vastaanottamaan signaaleja ulkoiselta IR-lähettimeltä ja aktivoimaan haluttu komento. Hyväksyimme NEC-protokollan, koska se on suosittu valmistajien keskuudessa. NEC-protokolla käyttää "pulssietäisyyttä" koodaamaan kaikki bitit; kukin pulssi vie 562,5 us lähetettäväksi 38 kHz: n taajuuskantajan signaalilla. Loogisen 1 signaalin lähetys vaatii 2,25 ms, kun taas loogisen 0 signaalin lähetys kestää 1,125 ms. Kuvassa 3 on esitetty pulssijunan lähetys NEC-protokollan mukaisesti. Se koostuu 9 ms: n AGC-purskeesta, sitten 4,5 ms: n avaruudesta, sitten 8-bittisestä osoitteesta ja lopuksi 8-bittisestä komennosta. Huomaa, että osoite ja komento lähetetään kahdesti; toinen kerta on 1: n komplementti (kaikki bitit ovat käänteisiä) pariteettina sen varmistamiseksi, että vastaanotettu viesti on oikea.LSB lähetetään ensin viestissä.

GreenPAK-suunnittelu

IC-suunnittelu rakennettiin ilmaiseen GUI-pohjaiseen GreenPAK Designer -ohjelmistoon. Koko suunnittelutiedosto löytyy täältä.

Vastaanotetun viestin asiaankuuluvat bitit puretaan useissa vaiheissa. Aluksi sanoman alku määritetään 9 ms: n AGC-purskeesta käyttäen CNT2: ta ja 2-bittistä LUT1: tä. Jos tämä on havaittu, 4,5 ms tilaa määritetään sitten CNT6: n ja 2L2: n kautta. Jos otsikko on oikea, DFF0-lähtö asetetaan korkeaksi, jotta osoite voidaan vastaanottaa. Lohkoja CNT9, 3L0, 3L3 ja P DLY0 käytetään kellopulssien purkamiseen vastaanotetusta sanomasta. Bittiarvo otetaan IR_CLK-signaalin nousevasta reunasta, 0,845 ms IR_IN: n nousevasta reunasta.

Tulkittua osoitetta verrataan sitten PGEN: ään tallennettuun osoitteeseen käyttäen 2LUT0. 2LUT0 on XOR-portti, ja PGEN tallentaa käännetyn osoitteen. Kutakin PGEN-bittiä verrataan peräkkäin tulevaan signaaliin, ja kunkin vertailun tulos tallennetaan DFF2: een yhdessä IR-CLK: n nousevan reunan kanssa.

Jos osoitteessa on havaittu virheitä, 3-bittinen LUT5 SR -salvan ulostulo muutetaan korkeaksi, jotta estetään sanoman lopun vertaaminen (komento). Jos vastaanotettu osoite vastaa PGEN: ään tallennettua osoitetta, viestin toinen puoli (komento ja käänteinen komento) ohjataan SPI: lle, jotta haluttu komento voidaan lukea ja suorittaa. CNT5: tä ja DFF5: tä käytetään määrittämään osoitteen loppu ja komennon alku, jossa CNT5: n 'laskuritiedot' ovat 18:16 pulsseja osoitteelle kahden ensimmäisen pulssin lisäksi (9 ms, 4,5 ms).

Jos koko osoite, otsikko mukaan lukien, on vastaanotettu ja tallennettu oikein IC: hen (PGEN-muodossa), 3L3 OR Gate -lähtö antaa signaalin Low SPI: n nCSB-nastalle aktivoitavaksi. SPI alkaa näin ollen vastaanottaa komennon.

SLG46620 IC: ssä on 4 sisäistä 8-bittistä rekisteriä, joten on mahdollista tallentaa neljä erilaista komentoa. DCMP1: llä verrataan vastaanotettua komentoa sisäisiin rekistereihin, ja suunnitellaan 2-bittinen binäärilaskuri, jonka A1A0-lähdöt on kytketty DCMP1: n MTRX SEL # 0 ja # 1: een vertaamaan vastaanotettua komentoa kaikkiin rekistereihin peräkkäin ja jatkuvasti.

Salpainen dekooderi rakennettiin käyttäen DFF6, DFF7, DFF8 ja 2L5, 2L6, 2L7. Suunnittelu toimii seuraavasti; jos A1A0 = 00 , SPI-lähtöä verrataan rekisteriin 3. Jos molemmat arvot ovat samat, DCMP1 antaa korkean signaalin taajuuskorjaimensa lähtöön. Koska A1A0 = 00 , tämä aktivoi 2L5, ja DFF6 antaa siten korkean signaalin, joka osoittaa, että signaali On / Off on vastaanotettu. Vastaavasti muille ohjaussignaaleille CNT7 ja CNT8 on määritetty 'Molempien reunojen viiveeksi' tuottamaan aikaviive ja antamaan DCMP1: n muuttaa lähdön tilaa ennen kuin DFF: t pitävät lähdön arvoa.

On / Off-komennon arvo tallennetaan rekisteriin 3, ajastinkomento rekisteriin 2 ja nopeuskäsky rekisteriin 1.

Nopeus MUX

Nopeuksien vaihtamiseksi rakennettiin 2-bittinen binäärilaskuri, jonka tulopulssin vastaanottaa ulkoinen painike, joka on kytketty Pin4: ään tai IR-nopeussignaalista P10: n kautta komentokomparaattorista. Alkutilassa Q1Q0 = 11 ja soveltamalla pulssi 3-bittisen LUT6: n laskurin tuloon Q1Q0: sta tulee peräkkäin 10, 01 ja sitten 00-tila. 3-bittistä LUT7: ää käytettiin 00-tilojen ohittamiseen, koska valitulla moottorilla on käytettävissä vain kolme nopeutta. Päälle / pois-signaalin on oltava korkea, jotta ohjausprosessi voidaan aktivoida. Näin ollen, jos virtapainike on matala, aktivoitu lähtö poistetaan käytöstä ja moottori sammutetaan kuvan 6 mukaisesti.

Ajastin

Kolmen jakson ajastin (30 min, 60 min, 120 min) on toteutettu. Ohjausrakenteen luomiseksi 2-bittinen binäärilaskuri vastaanottaa pulsseja ulkoiseen ajastinpainikkeeseen, joka on kytketty Pin13: een, ja IR-ajastimen signaalista. Laskuri käyttää putken viivettä1, jossa Out0 PD-numero on yhtä suuri ja Out1 PD-numero on 2, valitsemalla käänteinen napaisuus Out1: lle. Lähtötilassa Out1, Out0 = 10 , ajastin ei ole käytössä. Sen jälkeen soveltamalla pulssi sisääntuloon CK putken viiveelle1, lähtötila muuttuu peräkkäin arvoon 11,01,00, kääntämällä CNT / DLY jokaiseen aktivoituun tilaan. CNT0, CNT3, CNT4 määritettiin toimimaan "nousevan reunan viiveinä", joiden tulo tulee CNT1: n lähdöstä, joka on konfiguroitu antamaan pulssi 10 sekunnin välein.

30 minuutin aikaviive:

30 x 60 = 1800 sekuntia ÷ 10 sekunnin välein = 180 bittiä

Siksi CNT4: n laskentatiedot ovat 180, CNT3 on 360 ja CNT0 on 720. Kun aikaviive on päättynyt, korkea pulssi lähetetään 3L14 - 3L11 kautta, mikä saa järjestelmän sammumaan. Ajastimet nollataan, jos järjestelmä sammutetaan Pin12: een liitetyllä ulkoisella painikkeella tai IR_ON / OFF-signaalilla.

* Voit käyttää triac- tai solid-state-releä sähkömekaanisen releen sijaan, jos haluat käyttää elektronista kytkintä.

* Painikkeisiin käytettiin laitteiston viritinvahvistinta (kondensaattori, vastus).

Tulokset

Ensimmäisenä vaiheena suunnittelun arvioinnissa käytettiin GreenPAK-ohjelmistosimulaattoria. Tuloihin luotiin virtuaalisia painikkeita ja kehityskortin ulostuloja vastapäätä olevia ulkoisia LEDejä seurattiin. Ohjattua signaalitoimintotyökalua käytettiin NEC-muotoisen kaltaisen signaalin luomiseen virheenkorjauksen vuoksi.

Signaali, jonka malli on 0x00FF5FA0, luotiin, jossa 0x00FF on osoite, joka vastaa PGEN: ään tallennettuja käänteistä osoitetta, ja 0x5FA0 on DCMP-rekisterissä 3 olevaa käänteistä komentoa vastaava komento On / Off-toiminnon ohjaamiseksi. Alkutilassa oleva järjestelmä on OFF-tilassa, mutta signaalin antamisen jälkeen huomaamme, että järjestelmä kytkeytyy päälle. Jos osoitteessa on muutettu yhtä bittiä ja signaalia käytettiin uudelleen, huomataan, ettei mitään tapahdu (yhteensopimaton osoite).

Käynnistä ohjattu signaalitoiminto yhden kerran (voimassa olevalla On / Off-komennolla):

Johtopäätös

Tässä artikkelissa keskitytään GreenPAK IC: n kokoonpanoon, joka on suunniteltu ohjaamaan 3-vaihteista vaihtovirtamoottoria. Se sisältää useita toimintoja, kuten pyöräilynopeudet, 3-jaksoisen ajastimen luomisen ja NEC-protokollan kanssa yhteensopivan IR-dekooderin rakentamisen. GreenPAK on osoittanut tehokkuuden integroimalla useita toimintoja, kaikki edullisiin ja pienikokoisiin IC-ratkaisuihin.