Dekoder IR dla multi

Jednofazowe silniki prądu przemiennego są zwykle stosowane w artykułach gospodarstwa domowego, takich jak wentylatory, a ich prędkość można łatwo kontrolować, używając kilku oddzielnych uzwojeń dla ustawionych prędkości. W tym artykule budujemy cyfrowy kontroler, który pozwala użytkownikom kontrolować takie funkcje, jak prędkość silnika i czas pracy. Ten artykuł zawiera również obwód odbiornika podczerwieni, który obsługuje protokół NEC, w którym silnik może być sterowany za pomocą przycisków lub sygnału odbieranego przez nadajnik podczerwieni.

Aby to wykonać, układ GreenPAK ™ SLG46620 jest używany jako podstawowy kontroler odpowiedzialny za te różnorodne funkcje: obwód multipleksowy do aktywacji jednej prędkości (z trzech prędkości), 3-okresowe liczniki czasu i dekoder podczerwieni do zewnętrzny sygnał podczerwieni, który wyodrębnia i wykonuje żądane polecenie.

Jeśli spojrzymy na funkcje obwodu, zauważymy kilka funkcji dyskretnych stosowanych jednocześnie: MUXing, synchronizacja i dekodowanie IR. Producenci często używają wielu układów scalonych do budowy układu elektronicznego z powodu braku dostępnego unikalnego rozwiązania w ramach jednego układu scalonego. Zastosowanie układu GreenPAK IC umożliwia producentom wykorzystanie jednego chipa do obsługi wielu pożądanych funkcji, a tym samym zmniejszenie kosztów systemu i nadzoru nad produkcją.

System wraz ze wszystkimi jego funkcjami został przetestowany pod kątem prawidłowego działania. Obwód końcowy może wymagać specjalnych modyfikacji lub dodatkowych elementów dopasowanych do wybranego silnika.

Aby sprawdzić, czy system działa poprawnie, wygenerowano przypadki testowe dla wejść przy pomocy emulatora projektanta GreenPAK. Emulacja weryfikuje różne przypadki testowe wyjść i potwierdza funkcjonalność dekodera IR. Ostateczny projekt jest również testowany z rzeczywistym silnikiem w celu potwierdzenia.

3-biegowy silnik wentylatora AC

Silniki trójbiegowe AC to silniki jednofazowe zasilane prądem przemiennym. Są często używane w szerokiej gamie maszyn domowych, takich jak różne typy wentylatorów (wentylator ścienny, wentylator stołowy, wentylator skrzynkowy). W porównaniu z silnikiem prądu stałego, sterowanie prędkością w silniku prądu przemiennego jest stosunkowo skomplikowane, ponieważ częstotliwość dostarczanego prądu musi się zmienić, aby zmienić prędkość silnika. Urządzenia takie jak wentylatory i maszyny chłodnicze zwykle nie wymagają dokładnej granulacji prędkości, ale wymagają dyskretnych kroków, takich jak niskie, średnie i wysokie prędkości. W tych zastosowaniach silniki wentylatorów AC mają kilka wbudowanych cewek zaprojektowanych dla kilku prędkości, przy czym zmiana z jednej prędkości na drugą odbywa się poprzez zasilenie cewki o żądanej prędkości.

Silnik, którego używamy w tym projekcie, to 3-biegowy silnik prądu przemiennego, który ma 5 przewodów: 3 przewody do sterowania prędkością, 2 przewody do zasilania i kondensator rozruchowy, jak pokazano na rysunku 2 poniżej. Niektórzy producenci używają standardowych oznaczonych kolorami przewodów do identyfikacji funkcji. Arkusz danych silnika pokaże informacje o konkretnym silniku do identyfikacji przewodów.

Analiza projektu

W tym artykule układ GreenPAK IC jest skonfigurowany do wykonywania danego polecenia, otrzymanego ze źródła takiego jak nadajnik podczerwieni lub zewnętrzny przycisk, aby wskazać jedno z trzech poleceń:

On / Off: system jest włączany lub wyłączany przy każdej interpretacji tego polecenia. Stan Wł. / Wył. Będzie odwracany przy każdym narastającym zboczu polecenia Wł / Wył.

Timer: timer działa na 30, 60 i 120 minut. Przy czwartym impulsie licznik czasu jest wyłączany, a okres licznika czasu powraca do pierwotnego stanu taktowania.

Prędkość: Steruje prędkością silnika, sukcesywnie iterując aktywowane wyjście z przewodów wyboru prędkości silnika (1, 2, 3).

Dekoder podczerwieni

Obwód dekodera IR jest zbudowany tak, aby odbierać sygnały z zewnętrznego nadajnika podczerwieni i aktywować żądane polecenie. Przyjęliśmy protokół NEC ze względu na jego popularność wśród producentów. Protokół NEC wykorzystuje „odległość impulsu” do kodowania każdego bitu; Każdy impuls potrzebuje 562,5 nas do przesłania przy użyciu sygnału nośnej częstotliwości 38 kHz. Transmisja sygnału logicznego 1 trwa 2,25 ms, natomiast przesłanie sygnału logicznego 0 1,125 ms. Rysunek 3 przedstawia transmisję ciągu impulsów zgodnie z protokołem NEC. Składa się z 9 ms serii AGC, następnie 4,5 ms przestrzeni, następnie 8-bitowego adresu i na końcu 8-bitowego polecenia. Zwróć uwagę, że adres i polecenie są przesyłane dwukrotnie; za drugim razem jest to uzupełnienie 1 (wszystkie bity są odwrócone) jako parzystość, aby zapewnić poprawność odebranego komunikatu.LSB jest przesyłane jako pierwsze w wiadomości.

Projekt GreenPAK

Projekt układu scalonego został zbudowany w darmowym oprogramowaniu GreenPAK Designer opartym na graficznym interfejsie użytkownika. Kompletny plik projektu można znaleźć tutaj.

Odpowiednie bity odebranej wiadomości są wyodrębniane w kilku etapach. Po pierwsze, początek wiadomości jest określany z 9 ms impulsów AGC przy użyciu CNT2 i 2-bitowego LUT1. Jeśli to zostało wykryte, przestrzeń 4,5 ms jest następnie określana przez CNT6 i 2L2. Jeśli nagłówek jest poprawny, wyjście DFF0 jest ustawione w stan wysoki, aby umożliwić odbiór adresu. Bloki CNT9, 3L0, 3L3 i P DLY0 są używane do wyodrębniania impulsów zegarowych z odebranej wiadomości. Wartość bitu jest pobierana przy narastającym zboczu sygnału IR_CLK, 0,845 ms od narastającego zbocza z IR_IN.

Zinterpretowany adres jest następnie porównywany z adresem przechowywanym w PGEN przy użyciu 2LUT0. 2LUT0 to bramka XOR, a PGEN przechowuje odwrócony adres. Każdy bit PGEN jest sekwencyjnie porównywany z przychodzącym sygnałem, a wynik każdego porównania jest przechowywany w DFF2 wraz ze zboczem narastającym IR-CLK.

W przypadku wykrycia błędu w adresie, 3-bitowe wyjście zatrzasku LUT5 SR jest zmieniane na Wysoki, aby uniemożliwić porównanie pozostałej części wiadomości (polecenia). Jeśli odebrany adres jest zgodny z adresem przechowywanym w PGEN, druga połowa wiadomości (polecenie i odwrócone polecenie) jest kierowana do SPI, aby można było odczytać i wykonać żądane polecenie. CNT5 i DFF5 służą do określenia końca adresu i początku polecenia, gdzie „Dane licznika” CNT5 są równe 18:16 impulsów dla adresu oprócz pierwszych dwóch impulsów (9 ms, 4,5 ms).

Jeśli pełny adres, łącznie z nagłówkiem, został poprawnie odebrany i zapisany w układzie scalonym (w PGEN), wyjście bramki 3L3 OR przekazuje sygnał Low do styku nCSB SPI w celu aktywacji. W konsekwencji SPI zaczyna otrzymywać polecenie.

Układ scalony SLG46620 ma 4 wewnętrzne rejestry o 8-bitowej długości, dzięki czemu można przechowywać cztery różne polecenia. DCMP1 służy do porównywania odebranego polecenia z rejestrami wewnętrznymi i zaprojektowano 2-bitowy licznik binarny, którego wyjścia A1A0 są podłączone do MTRX SEL # 0 i # 1 DCMP1, aby kolejno i w sposób ciągły porównywać odebrane polecenie ze wszystkimi rejestrami.

Dekoder z zatrzaskiem został skonstruowany przy użyciu DFF6, DFF7, DFF8 i 2L5, 2L6, 2L7. Projekt działa w następujący sposób; jeśli A1A0 = 00 , wyjście SPI jest porównywane z rejestrem 3. Jeśli obie wartości są równe, DCMP1 daje sygnał High na wyjściu EQ. Ponieważ A1A0 = 00 , aktywuje to 2L5, a DFF6 w konsekwencji wysyła wysoki sygnał wskazujący, że sygnał wł. / Wył. Został odebrany. Podobnie, dla pozostałych sygnałów sterujących, CNT7 i CNT8 są skonfigurowane jako „Opóźnienie obu zboczy”, aby wygenerować opóźnienie czasowe i umożliwić DCMP1 zmianę stanu wyjścia, zanim wartość wyjścia zostanie zatrzymana przez DFF.

Wartość polecenia Włącz / Wyłącz jest przechowywana w rejestrze 3, polecenie timera w rejestrze 2, a polecenie prędkości w rejestrze 1.

Prędkość MUX

Aby przełączać prędkości, zbudowano 2-bitowy licznik binarny, którego impuls wejściowy jest odbierany przez zewnętrzny przycisk podłączony do Pin4 lub z sygnału prędkości IR przez P10 z komparatora poleceń. W stanie początkowym Q1Q0 = 11 i przez podanie impulsu na wejście licznika z 3-bitowego LUT6, Q1Q0 staje się kolejno 10, 01, a następnie stanem 00. 3-bitowy LUT7 został użyty do pominięcia stanów 00, biorąc pod uwagę, że w wybranym silniku dostępne są tylko trzy prędkości. Sygnał wł. / Wył. Musi być wysoki, aby aktywować proces regulacji. W konsekwencji, jeśli sygnał wł. / Wył. Jest niski, aktywowane wyjście jest nieaktywne, a silnik wyłączany, jak pokazano na rysunku 6.

Regulator czasowy

Zastosowano zegar z 3 okresami (30 min, 60 min, 120 min). Aby stworzyć strukturę sterowania, 2-bitowy licznik binarny odbiera impulsy z zewnętrznego przycisku timera podłączonego do Pin13 oraz z sygnału IR Timer. Licznik używa Pipe Delay1, gdzie numer PD Out0 jest równy 1, a numer PD Out1 jest równy 2, wybierając odwróconą polaryzację dla Out1. W stanie początkowym Out1 , Out0 = 10 Timer jest wyłączony. Następnie, po przyłożeniu impulsu na wejście CK dla Pipe Delay1, stan wyjścia zmienia się kolejno na 11,01,00, odwracając CNT / DLY do każdego aktywowanego stanu. CNT0, CNT3, CNT4 zostały skonfigurowane do działania jako „Rising Edge Delays”, których wejście pochodzi z wyjścia CNT1, które jest skonfigurowane do wysyłania impulsu co 10 sekund.

Aby mieć 30-minutowe opóźnienie:

30 x 60 = 1800 sekund ÷ 10 sekund odstępy = 180 bitów

Dlatego dane licznika dla CNT4 to 180, CNT3 to 360, a CNT0 to 720. Po zakończeniu opóźnienia czasowego, przez 3L14 do 3L11 przesyłany jest wysoki impuls, powodując wyłączenie systemu. Zegary są resetowane, jeśli system zostanie wyłączony przez zewnętrzny przycisk podłączony do Pin12 lub przez sygnał IR_ON / OFF.

* Możesz użyć triaka lub przekaźnika półprzewodnikowego zamiast przekaźnika elektromechanicznego, jeśli chcesz użyć przełącznika elektronicznego.

* Do przycisków zastosowano sprzętowy odbijacz (kondensator, rezystor).

Wyniki

Pierwszym krokiem w ocenie projektu był symulator oprogramowania GreenPAK. Na wejściach utworzono wirtualne przyciski i monitorowano zewnętrzne diody LED przeciwne do wyjść na płytce rozwojowej. Narzędzie Signal Wizard zostało użyte do wygenerowania sygnału podobnego do formatu NEC na potrzeby debugowania.

Wygenerowano sygnał o wzorze 0x00FF5FA0, gdzie 0x00FF to adres odpowiadający odwróconemu adresowi przechowywanemu w PGEN, a 0x5FA0 to polecenie odpowiadające odwróconemu poleceniu w rejestrze DCMP 3 do sterowania funkcjonalnością Włącz / Wyłącz. System w stanie początkowym jest w stanie OFF, ale po podaniu sygnału zauważamy, że system się włącza. Jeśli w adresie został zmieniony pojedynczy bit i sygnał został ponownie zastosowany, nic się nie dzieje (niezgodny adres).

Po jednokrotnym uruchomieniu kreatora sygnału (z poprawnym poleceniem Włącz / Wyłącz):

Wniosek

Ten artykuł koncentruje się na konfiguracji układu GreenPAK IC zaprojektowanego do sterowania 3-biegowym silnikiem prądu przemiennego. Zawiera kilka funkcji, takich jak prędkości cykliczne, generowanie 3-okresowego timera i konstruowanie dekodera IR zgodnego z protokołem NEC. GreenPAK wykazał skuteczność w integracji kilku funkcji, a wszystko to w niedrogim rozwiązaniu IC o małej powierzchni.