- 3-stopenjski motor ventilatorja
- Analiza projekta
- IR dekoder
- GreenPAK Design
- Speed MUX
- Časovnik
- Rezultati
- Zaključek
Enofazni motorji z izmeničnim tokom so običajno v gospodinjskih predmetih, kot so ventilatorji, in njihovo hitrost je mogoče enostavno nadzorovati, če za nastavljene hitrosti uporabljate več ločenih navitij. V tem članku zgradimo digitalni krmilnik, ki uporabnikom omogoča nadzor nad funkcijami, kot sta hitrost motorja in čas delovanja. Ta članek vključuje tudi infrardeče sprejemno vezje, ki podpira protokol NEC, kjer je motor mogoče krmiliti s tipkami ali signalom, ki ga prejme infrardeči oddajnik.
Za to se uporablja GreenPAK ™ SLG46620 IC kot osnovni krmilnik, ki skrbi za te različne funkcije: multipleksno vezje za aktiviranje ene hitrosti (od treh hitrosti), 3-časovni odštevalniki in infrardeči dekodirnik za sprejem zunanji infrardeči signal, ki izvleče in izvrši želeni ukaz.
Če pogledamo funkcije vezja, opazimo več ločenih funkcij, ki se istočasno uporabljajo: MUXing, časovno in IR dekodiranje. Proizvajalci pogosto uporabljajo veliko IC za izdelavo elektronskega vezja, ker ni na voljo edinstvene rešitve znotraj ene IC. Uporaba IC GreenPAK proizvajalcem omogoča uporabo enega samega čipa za vključitev številnih želenih funkcij in posledično zmanjšanje sistemskih stroškov in nadzora proizvodnje.
Sistem z vsemi svojimi funkcijami je bil preizkušen, da se zagotovi pravilno delovanje. Zaključno vezje lahko zahteva posebne spremembe ali dodatne elemente po meri izbranega motorja.
Da bi preverili, ali sistem deluje nominalno, so bili s pomočjo emulatorja oblikovalnika GreenPAK ustvarjeni testni primeri za vhode. Z emulacijo se preverijo različni testni primeri za izhode in potrdi se funkcionalnost IR dekoderja. Končna zasnova je za potrditev preizkušena tudi z dejanskim motorjem.
3-stopenjski motor ventilatorja
3-stopenjski izmenični motorji so enofazni motorji, ki delujejo z izmeničnim tokom. Pogosto se uporabljajo v najrazličnejših gospodinjskih strojih, kot so različne vrste ventilatorjev (stenski ventilator, namizni ventilator, škatlasti ventilator). V primerjavi z enosmernim motorjem je nadzor hitrosti v motorju izmeničnega toka razmeroma zapleten, saj se mora spremeniti frekvenca dovedenega toka, da se spremeni hitrost motorja. Naprave, kot so ventilatorji in hladilni stroji, običajno ne zahtevajo natančne zrnatosti hitrosti, temveč zahtevajo ločene korake, kot so nizke, srednje in visoke hitrosti. Za te aplikacije imajo motorji ventilatorjev z izmenično napetostjo več vgrajenih tuljav, zasnovanih za več hitrosti, pri čemer prehod z ene hitrosti na drugo dosežemo z napajanjem tuljave želene hitrosti.
Motor, ki ga uporabljamo pri tem projektu, je 3-stopenjski izmenični motor, ki ima 5 žic: 3 žice za nadzor hitrosti, 2 žici za napajanje in zagonski kondenzator, kot je prikazano na sliki 2 spodaj. Nekateri proizvajalci za identifikacijo funkcij uporabljajo standardne barvno označene žice. Podatkovni list motorja bo prikazal informacije o motorju za identifikacijo žice.
Analiza projekta
V tem članku je IC GreenPAK konfiguriran za izvajanje danega ukaza, prejetega od vira, kot je IR oddajnik ali zunanji gumb, in označuje enega od treh ukazov:
Vklop / izklop: sistem se vklopi ali izklopi z vsako interpretacijo tega ukaza. Stanje vklopa / izklopa se spremeni z vsakim naraščajočim robom ukaza za vklop / izklop.
Časovnik: časovnik deluje 30, 60 in 120 minut. Pri četrtem impulzu se časovnik izklopi in časovno obdobje se vrne v prvotno časovno stanje.
Hitrost: nadzoruje hitrost motorja, zaporedno ponavljanje aktivirane moči iz žic za izbiro hitrosti motorja (1,2,3).
IR dekoder
IR dekodersko vezje je zgrajeno za sprejem signalov od zunanjega IR oddajnika in za aktiviranje želenega ukaza. Protokol NEC smo sprejeli zaradi njegove priljubljenosti med proizvajalci. Protokol NEC za kodiranje vsakega bita uporablja "razdaljo impulza"; vsak impulz potrebuje 562,5 nas, da ga prenašamo s signalom 38 kHz frekvenčnega nosilca. Prenos signala logike 1 zahteva 2,25 ms, medtem ko prenos signala logike 0 traja 1,125 ms. Slika 3 prikazuje prenos impulznega vlaka po protokolu NEC. Sestavljen je iz 9 ms AGC rafala, nato 4,5 ms prostora, nato 8-bitnega naslova in na koncu 8-bitnega ukaza. Upoštevajte, da se naslov in ukaz preneseta dvakrat; drugič je dopolnilo 1 (vsi biti so obrnjeni) kot pariteta, da se zagotovi pravilno prejeto sporočilo.LSB se pošlje prvi v sporočilu.
GreenPAK Design
Zasnova IC je bila zgrajena v brezplačni programski opremi GreenPAK Designer, ki temelji na GUI. Celotno oblikovalsko datoteko najdete tukaj.
Ustrezni biti prejetega sporočila se izvlečejo v več fazah. Za začetek je začetek sporočila določen z 9ms AGC-rafalom z uporabo CNT2 in 2-bitnega LUT1. Če je bilo to zaznano, se nato prek CNT6 in 2L2 določi 4,5 ms prostora. Če je glava pravilna, je izhod DFF0 nastavljen visoko, da omogoča sprejem naslova. Bloki CNT9, 3L0, 3L3 in P DLY0 se uporabljajo za pridobivanje urnih impulzov iz prejetega sporočila. Bitna vrednost se vzame na naraščajočem robu signala IR_CLK, 0,845 ms od naraščajočega roba od IR_IN.
Interpretirani naslov se nato z uporabo 2LUT0 primerja z naslovom, shranjenim v PGEN-u. 2LUT0 je vrata XOR in PGEN shrani obrnjeni naslov. Vsak bit PGEN se zaporedno primerja z dohodnim signalom, rezultat vsake primerjave pa se shrani v DFF2 skupaj z naraščajočim robom IR-CLK.
V primeru, da je bila v naslovu zaznana kakršna koli napaka, se 3-bitni izhod zapaha LUT5 SR spremeni v High, da se prepreči primerjava preostalega sporočila (ukaz). Če se prejeti naslov ujema s shranjenim naslovom v PGEN, je druga polovica sporočila (ukaz in obrnjeni ukaz) usmerjena v SPI, tako da je mogoče prebrati in izvršiti želeni ukaz. CNT5 in DFF5 se uporabljata za določitev konca naslova in začetek ukaza, pri čemer je "Števec podatkov" CNT5 enaka 18:16 impulzov za naslov poleg prvih dveh impulzov (9 ms, 4,5 ms).
Če je bil celoten naslov, vključno z glavo, pravilno sprejet in shranjen v IC (v PGEN), izhod 3L3 OR Gate daje signal Low na vtičnico nCSB SPI, da se aktivira. SPI zato začne prejemati ukaz.
IC SLG46620 ima 4 notranje registre 8-bitne dolžine, zato je mogoče shraniti štiri različne ukaze. DCMP1 se uporablja za primerjavo prejetega ukaza z notranjimi registri in zasnovan je 2-bitni binarni števec, katerega izhodi A1A0 so povezani z MTRX SEL # 0 in # 1 DCMP1 za primerjavo prejetega ukaza z vsemi registri zaporedoma in neprekinjeno.
Dekoder z zapahom je bil izdelan z uporabo DFF6, DFF7, DFF8 in 2L5, 2L6, 2L7. Zasnova deluje na naslednji način; če je A1A0 = 00 , se izhod SPI primerja z registrom 3. Če sta obe vrednosti enaki, DCMP1 na izhodu EQ daje signal High. Ker je A1A0 = 00 , to aktivira 2L5 in DFF6 posledično odda visok signal, ki označuje, da je bil signal vklopljen / izklopljen. Podobno so za preostale krmilne signale CNT7 in CNT8 konfigurirani kot "Oba robna zakasnitev", da ustvarita časovno zakasnitev in omogočita DCMP1, da spremeni stanje svojega izhoda, preden vrednost izhoda zadrži DFF.
Vrednost ukaza za vklop / izklop je shranjena v registru 3, ukaz časovnika v registru 2 in ukaz za hitrost v registru 1.
Speed MUX
Za preklapljanje hitrosti je bil zgrajen 2-bitni binarni števec, katerega vhodni impulz sprejema zunanji gumb, ki je povezan s Pin4 ali iz IR-signala hitrosti prek P10 iz primerjalnika ukazov. V začetnem stanju Q1Q0 = 11 in z uporabo impulza na vhodu števca iz 3-bitnega LUT6 Q1Q0 zaporedoma postane 10, 01 in nato stanje 00. 3-bitni LUT7 je bil uporabljen za preskok 00 stanj, saj so v izbranem motorju na voljo le tri hitrosti. Signal za vklop / izklop mora biti visok, da aktivirate postopek nadzora. Če je signal za vklop / izklop nizek, se aktivirani izhod onemogoči in motor se izklopi, kot je prikazano na sliki 6.
Časovnik
Izveden je 3-časovni časovnik (30 min, 60 min, 120 min). Da bi ustvaril nadzorno strukturo, dvobitni binarni števec sprejema impulze od zunanjega gumba časovnika, priključenega na Pin13, in od signala IR časovnika. Števec uporablja zakasnitev cevi1, kjer je Out0 PD številka enaka 1 in Out1 PD številka enaka 2 z izbiro obrnjene polarnosti za Out1. V začetnem stanju Out1 , Out0 = 10 je časovnik onemogočen. Nato se z uporabo impulza na vhodnem CK za zakasnitev cevi1 izhodno stanje zaporedoma spremeni na 11,01,00, pri čemer CNT / DLY pretvori v vsako aktivirano stanje. CNT0, CNT3, CNT4 so bili konfigurirani za delovanje kot "Rising Edge Delays", katerih vhod izvira iz izhoda CNT1, ki je nastavljen tako, da daje impulz vsakih 10 sekund.
Če želite zakasniti 30 minut:
30 x 60 = 1800 sekund ÷ 10 sekundnih intervalov = 180 bitov
Zato je števec podatkov za CNT4 180, CNT3 360 in CNT0 720. Ko se časovna zakasnitev konča, se prek 3L14 do 3L11 posreduje visok impulz, zaradi katerega se sistem izklopi. Časovniki se ponastavijo, če sistem izklopi zunanji gumb, priključen na Pin12, ali signal IR_ON / OFF.
* Če želite uporabiti elektronsko stikalo, lahko namesto elektromehanskega releja uporabite triac ali polprevodniški rele.
* Za tipke je bil uporabljen strojni razbremenilnik (kondenzator, upor).
Rezultati
Kot prvi korak pri ocenjevanju zasnove je bil uporabljen programski simulator GreenPAK. Na vhodih so bili ustvarjeni navidezni gumbi in nadzorovane zunanje LED-diode nasproti izhodom na razvojni plošči. Orodje Signal Wizard je bilo za odpravljanje napak uporabljeno za generiranje signala, podobnega formatu NEC.
Generiran je bil signal z vzorcem 0x00FF5FA0, kjer je 0x00FF naslov, ki ustreza obrnjenemu naslovu, shranjenemu v PGEN, 0x5FA0 pa je ukaz, ki ustreza obrnjenemu ukazu v registru DCMP 3 za nadzor funkcije vklopa / izklopa. Sistem je v začetnem stanju v stanju IZKLOP, vendar po uporabi signala opazimo, da se sistem vklopi. Če je bil v naslovu spremenjen en bit in je bil signal ponovno uporabljen, opazimo, da se nič ne zgodi (nezdružljiv naslov).
Po enkratnem zagonu čarovnika za signal (z veljavnim ukazom za vklop / izklop):
Zaključek
Ta članek se osredotoča na konfiguracijo IC GreenPAK, namenjene krmiljenju 3-stopenjskega AC motorja. Vključuje več funkcij, kot so hitrosti kolesarjenja, generiranje 3-časovnega časovnika in izdelava IR dekoderja, združljivega s protokolom NEC. GreenPAK je pokazal učinkovitost pri integraciji več funkcij, vse v poceni in majhni IC rešitvi.