Ako naprogramovať IR dekodér pre viacrýchlostné ovládanie striedavého motora: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Jednofázové motory na striedavý prúd sa zvyčajne nachádzajú v domácich výrobkoch, ako sú ventilátory, a ich rýchlosť je možné ľahko ovládať pri použití niekoľkých diskrétnych vinutí na stanovené rýchlosti. V tomto návode staviame digitálny ovládač, ktorý umožňuje používateľom ovládať funkcie, ako sú otáčky motora a prevádzkový čas. Tento návod obsahuje aj obvod infračerveného prijímača, ktorý podporuje protokol NEC, kde je možné motor ovládať pomocou tlačidiel alebo zo signálu prijatého infračerveným vysielačom.

Na tento účel sa používa GreenPAK ™, SLG46620 slúži ako základný ovládač, ktorý má na starosti tieto rôzne funkcie: multiplexný obvod na aktiváciu jednej rýchlosti (z troch rýchlostí), 3-bodové odpočítavacie časovače a infračervený dekodér na príjem externý infračervený signál, ktorý extrahuje a vykoná požadovaný príkaz.

Ak sa pozrieme na funkcie obvodu, všimneme si niekoľko súčasne použitých diskrétnych funkcií: MUXing, časovanie a IR dekódovanie. Výrobcovia často používajú veľa integrovaných obvodov na stavbu elektronických obvodov z dôvodu nedostatku dostupného jedinečného riešenia v rámci jedného integrovaného obvodu. Použitie integrovaného obvodu GreenPAK IC umožňuje výrobcom použiť jeden čip na zahrnutie mnohých požadovaných funkcií a následne znížiť náklady na systém a dohľad nad výrobou.

Systém so všetkými svojimi funkciami bol testovaný, aby zaistil správnu funkciu. Konečný obvod môže vyžadovať špeciálne úpravy alebo dodatočné prvky prispôsobené zvolenému motoru.

Na overenie toho, že systém funguje nominálne, boli pomocou emulátora návrhára GreenPAK vygenerované testovacie prípady pre vstupy. Emulácia overuje rôzne testovacie prípady pre výstupy a potvrdzuje sa funkčnosť IR dekodéra. Konečný dizajn je tiež testovaný so skutočným motorom na potvrdenie.

Ďalej sme popísali potrebné kroky, aby sme pochopili, ako bol čip GreenPAK naprogramovaný tak, aby vytvoril IR dekodér pre viacrýchlostné ovládanie striedavého motora. Ak však chcete získať iba výsledok programovania, stiahnite si softvér GreenPAK a zobrazte už dokončený súbor návrhu GreenPAK. Pripojte vývojovú súpravu GreenPAK k počítaču a spustite program, aby ste vytvorili vlastný IC pre IR dekodér pre viacrýchlostné ovládanie striedavého motora.

Krok 1: 3-stupňový striedavý motor ventilátora

3-stupňové striedavé motory sú jednofázové motory poháňané striedavým prúdom. Často sa používajú v rôznych domácich strojoch, ako sú rôzne typy ventilátorov (nástenný ventilátor, stolný ventilátor, boxový ventilátor). V porovnaní s jednosmerným motorom je riadenie rýchlosti v striedavom motore pomerne komplikované, pretože frekvencia dodávaného prúdu sa musí zmeniť, aby sa mohli zmeniť otáčky motora. Zariadenia, ako sú ventilátory a chladiace stroje, zvyčajne nevyžadujú jemnú zrnitosť rýchlosti, ale vyžadujú diskrétne kroky, ako sú nízke, stredné a vysoké rýchlosti. Pre tieto aplikácie majú motory striedavého ventilátora množstvo vstavaných cievok navrhnutých pre niekoľko rýchlostí, kde sa zmena z jednej rýchlosti na druhú dosahuje napájaním cievky požadovanej rýchlosti.

Motor, ktorý používame v tomto projekte, je 3-stupňový striedavý motor, ktorý má 5 vodičov: 3 vodiče na ovládanie rýchlosti, 2 vodiče na napájanie a štartovací kondenzátor, ako je znázornené na obrázku 2 nižšie. Niektorí výrobcovia používajú na identifikáciu funkcií štandardné farebne označené vodiče. V technickom liste motora sa zobrazia informácie o konkrétnom motore na identifikáciu drôtu.

Krok 2: Analýza projektu

V tomto návode je modul GreenPAK IC nakonfigurovaný tak, aby vykonával daný príkaz prijatý zo zdroja, ako je infračervený vysielač alebo externé tlačidlo, na označenie jedného z troch príkazov:

On/Off: systém sa zapne alebo vypne pri každom výklade tohto príkazu. Stav zapnutia/vypnutia sa zmení s každou stúpajúcou hranou príkazu zapnúť/vypnúť.

Časovač: časovač pracuje 30, 60 a 120 minút. Pri štvrtom impulze sa časovač vypne a časový úsek sa vráti do pôvodného stavu časovania.

Rýchlosť: Riadi rýchlosť motora a postupne iteruje aktivovaný výstup z vodičov na výber rýchlosti motora (1, 2, 3).

Krok 3: IR dekodér

Obvod IR dekodéra je stavaný na príjem signálov z externého IR vysielača a na aktiváciu požadovaného príkazu. Protokol NEC sme prijali kvôli jeho popularite medzi výrobcami. Protokol NEC používa na kódovanie každého bitu „vzdialenosť impulzu“; každý impulz trvá 562,5 nás, aby bol prenášaný pomocou signálu nosnej frekvencie 38 kHz. Prenos signálu logiky 1 vyžaduje 2,25 ms, zatiaľ čo prenos signálu logiky 0 trvá 1,125 ms. Obrázok 3 zobrazuje prenos sledu impulzov podľa protokolu NEC. Pozostáva z 9 ms sekvencie AGC, potom 4,5 ms priestoru, potom z 8-bitovej adresy a nakoniec z 8-bitového príkazu. Všimnite si toho, že adresa a príkaz sa prenášajú dvakrát; druhýkrát je komplement 1 (všetky bity sú invertované) ako parita, aby sa zabezpečilo, že prijatá správa je správna. LSB sa v správe prenáša ako prvý.

Krok 4: GreenPAK Design

Príslušné bity prijatej správy sú extrahované v niekoľkých fázach. Na začiatku je začiatok správy určený z 9 ms série AGC pomocou CNT2 a 2-bitovej LUT1. Ak sa to zistilo, potom sa pomocou CNT6 a 2L2 špecifikuje 4,5 ms priestor. Ak je hlavička správna, výstup DFF0 je nastavený na hodnotu High, aby sa umožnil príjem adresy. Bloky CNT9, 3L0, 3L3 a P DLY0 sa používajú na extrahovanie hodinových impulzov z prijatej správy. Bitová hodnota sa odoberá na stúpajúcej hrane signálu IR_CLK, 0,845 ms od stúpajúcej hrany od IR_IN.

Interpretovaná adresa sa potom porovná s adresou uloženou v PGEN pomocou 2LUT0. 2LUT0 je brána XOR a PGEN ukladá invertovanú adresu. Každý bit PGEN je postupne porovnávaný s prichádzajúcim signálom a výsledok každého porovnania je uložený v DFF2 spolu so stúpajúcou hranou IR-CLK.

V prípade, že bola v adrese zistená nejaká chyba, 3-bitový výstup západky LUT5 SR sa zmení na Vysoký, aby sa zabránilo porovnaniu zvyšku správy (príkazu). Ak sa prijatá adresa zhoduje s uloženou adresou v PGEN, druhá polovica správy (príkaz a obrátený príkaz) je smerovaná do SPI, aby bolo možné požadovaný príkaz prečítať a vykonať. CNT5 a DFF5 sa používajú na zadanie konca adresy a začiatku príkazu, kde sa „údaje počítadla“CNT5 rovnajú impulzom adresy 18: 16 okrem prvých dvoch impulzov (9 ms, 4,5 ms).

V prípade, že bola úplná adresa vrátane záhlavia správne prijatá a uložená v integrovanom obvode (v PGEN), výstup brány 3L3 OR poskytne signál Low to SPI nCSB pin, ktorý sa má aktivovať. SPI následne začne dostávať príkaz.

SLG46620 IC má 4 interné registre s 8-bitovou dĺžkou a je tak možné uložiť štyri rôzne príkazy. DCMP1 sa používa na porovnanie prijatého príkazu s vnútornými registrami a je navrhnutý 2-bitový binárny čítač, ktorého výstupy A1A0 sú pripojené k MTRX SEL # 0 a # 1 DCMP1, aby bolo možné postupne a nepretržite porovnávať prijatý príkaz so všetkými registrami.

Dekodér so západkou bol skonštruovaný pomocou DFF6, DFF7, DFF8 a 2L5, 2L6, 2L7. Dizajn funguje nasledovne; ak je A1A0 = 00, výstup SPI sa porovná s registrom 3. Ak sú obe hodnoty rovnaké, DCMP1 dáva na svojom výstupe EQ signál High. Od A1A0 = 00 sa tým aktivuje 2L5 a DFF6 následne vydá signál High, ktorý naznačuje, že signál On/Off bol prijatý. Podobne pre ostatné riadiace signály sú CNT7 a CNT8 nakonfigurované ako „oneskorenie oboch okrajov“, aby generovali časové oneskorenie a umožnili DCMP1 zmeniť stav svojho výstupu skôr, ako hodnotu výstupu držia DFF.

Hodnota príkazu On/Off je uložená v registri 3, príkaz časovača v registri 2 a príkaz rýchlosti v registri 1.

Krok 5: Speed MUX

Na prepínanie rýchlostí bol postavený 2-bitový binárny čítač, ktorého vstupný impulz je prijímaný externým tlačidlom, ktoré je pripojené k Pin4 alebo zo signálu rýchlosti IR cez P10 z komparátora príkazov. V počiatočnom stave Q1Q0 = 11 a aplikovaním impulzu na vstup počítadla z 3bitového LUT6 sa Q1Q0 postupne stáva 10, 01 a potom stavom 00. Na preskočenie stavu 00 bol použitý 3-bitový LUT7, pretože vo zvolenom motore sú k dispozícii iba tri rýchlosti. Signál zapnutia/vypnutia musí byť vysoký, aby sa aktivoval riadiaci proces. V dôsledku toho, ak je signál On/Off nízky, aktivovaný výstup je deaktivovaný a motor je vypnutý, ako je znázornené na obrázku 6.

Krok 6: Časovač

Je implementovaný 3-bodový časovač (30 min., 60 min., 120 min.). Na vytvorenie riadiacej štruktúry prijíma 2-bitové binárne počítadlo impulzy z externého tlačidla časovača pripojeného k Pin13 a zo signálu IR časovača. Počítadlo používa Pipe Delay1, kde Out0 PD num sa rovná 1 a Out1 PD num sa rovná 2 výberom obrátenej polarity pre Out1. V počiatočnom stave Out1, Out0 = 10 je časovač deaktivovaný. Potom sa aplikovaním impulzu na vstup CK pre oneskorenie potrubia 1, výstupný stav zmení za sebou na 11, 01, 00, pričom sa CNT/DLY obráti do každého aktivovaného stavu. CNT0, CNT3, CNT4 boli nakonfigurované tak, aby fungovali ako „oneskorenia stúpania“, ktorých vstup pochádza z výstupu CNT1, ktorý je nakonfigurovaný tak, aby dával impulz každých 10 sekúnd.

Ak chcete mať časové oneskorenie 30 minút:

30 x 60 = 1 800 sekúnd ÷ 10 sekundové intervaly = 180 bitov

Preto sú údaje počítadla pre CNT4 180, CNT3 je 360 a CNT0 je 720. Hneď ako skončí časové oneskorenie, cez 3L14 až 3L11 sa prenesie vysoký impulz, čo spôsobí vypnutie systému. Časovače sa vynulujú, ak je systém vypnutý externým tlačidlom pripojeným na Pin12 alebo signálom IR_ON/OFF.

*Ak chcete použiť elektronický spínač, môžete namiesto elektromechanického relé použiť triakové alebo polovodičové relé.

* Na tlačidlá bol použitý hardvérový oddeľovač (kondenzátor, odpor).

Krok 7: Výsledky

Ako prvý krok pri hodnotení návrhu bol použitý softvérový simulátor GreenPAK. Na vstupoch boli vytvorené virtuálne tlačidlá a boli monitorované externé LED diódy oproti výstupom na vývojovej doske. Na ladenie bol na generovanie signálu podobného formátu NEC použitý nástroj Signal Wizard.

Bol vygenerovaný signál so vzorom 0x00FF5FA0, kde 0x00FF je adresa zodpovedajúca invertovanej adrese uloženej v PGEN a 0x5FA0 je príkaz zodpovedajúci invertovanému príkazu v registri 3 DCMP na ovládanie funkcie zapnutia/vypnutia. Systém v počiatočnom stave je v stave VYPNUTÉ, ale keď je signál aplikovaný, všimneme si, že sa systém zapne. Ak bol v adrese zmenený jeden bit a signál bol znova použitý, všimneme si, že sa nič nestane (nekompatibilná adresa).

Obrázok 11 zobrazuje tabuľu po jednom spustení sprievodcu signálom (s platným príkazom Zap/Vyp).

Záver

Tento návod sa zameriava na konfiguráciu integrovaného obvodu GreenPAK IC navrhnutého na ovládanie 3-stupňového striedavého motora. Zahŕňa množstvo funkcií, ako napríklad rýchlosť cyklovania, generovanie 3-časového časovača a konštrukciu IR dekodéra kompatibilného s protokolom NEC. Zariadenie GreenPAK preukázalo účinnosť pri integrácii niekoľkých funkcií, a to všetko v nízkonákladovom a maloplošnom riešení IC.