Kako programirati IR dekoder za večstopenjsko krmiljenje AC motorja: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Enofazni motorji z izmeničnim tokom se običajno nahajajo v gospodinjskih predmetih, kot so ventilatorji, njihovo hitrost pa je mogoče enostavno nadzorovati, če za nastavljene hitrosti uporabite več diskretnih navitij. V tem navodilu izdelamo digitalni krmilnik, ki uporabnikom omogoča nadzor funkcij, kot sta hitrost motorja in čas delovanja. Ta Instructable vključuje tudi vezje infrardečega sprejemnika, ki podpira protokol NEC, kjer je motor mogoče upravljati s tipkami ali iz signala, ki ga sprejme infrardeči oddajnik.

Za to se uporablja GreenPAK ™, SLG46620 služi kot osnovni krmilnik, zadolžen za te različne funkcije: multipleksno vezje za aktiviranje ene hitrosti (od treh hitrosti), 3-časovni odštevalnik časa in infrardeči dekoder za sprejem zunanji infrardeči signal, ki izvleče in izvede želeni ukaz.

Če pogledamo funkcije vezja, opazimo več diskretnih funkcij, ki se hkrati uporabljajo: MUXing, timing in IR dekodiranje. Proizvajalci pogosto uporabljajo številne IC -je za gradnjo elektronskega vezja zaradi pomanjkanja edinstvene rešitve, ki je na voljo v enem IC -ju. Uporaba GreenPAK IC omogoča proizvajalcem, da uporabijo en sam čip za vključitev številnih želenih funkcij in posledično znižajo sistemske stroške in nadzor nad proizvodnjo.

Sistem z vsemi funkcijami je bil preizkušen za zagotovitev pravilnega delovanja. Končni tokokrog lahko zahteva posebne spremembe ali dodatne elemente, prilagojene izbranemu motorju.

Za preverjanje, ali sistem deluje nominalno, so bili s pomočjo emulatorja oblikovalca GreenPAK ustvarjeni preskusni primeri za vnose. Emulacija preveri različne preskusne primere izhodov in potrdi funkcionalnost IR dekoderja. Končna zasnova se za potrditev preizkusi tudi z dejanskim motorjem.

Spodaj smo opisali potrebne korake za razumevanje, kako je bil čip GreenPAK programiran za ustvarjanje IR dekoderja za krmiljenje AC motorjev z več hitrostmi. Če pa želite samo doseči rezultat programiranja, prenesite programsko opremo GreenPAK, če si želite ogledati že dokončano oblikovalsko datoteko GreenPAK. Priključite razvojni komplet GreenPAK v računalnik in pritisnite na program, da ustvarite IC po meri za IR dekoder za večstopenjsko krmiljenje AC motorja.

1. korak: 3-stopenjski motor ventilatorja za izmenični tok

3-stopenjski motorji na izmenični tok so enofazni motorji, ki delujejo z izmeničnim tokom. Pogosto se uporabljajo v najrazličnejših gospodinjskih strojih, kot so različne vrste ventilatorjev (stenski ventilator, namizni ventilator, ventilator škatle). V primerjavi z enosmernim motorjem je krmiljenje hitrosti motorja z izmeničnim tokom relativno zapleteno, saj se mora frekvenca dobavljenega toka spremeniti, da se spremeni hitrost motorja. Naprave, kot so ventilatorji in hladilni stroji, običajno ne zahtevajo natančne granulacije hitrosti, vendar zahtevajo ločene korake, kot so nizke, srednje in visoke hitrosti. Za te aplikacije imajo motorji ventilatorjev za izmenični tok številne vgrajene tuljave, zasnovane za več hitrosti, pri katerih se preklapljanje iz ene hitrosti v drugo izvede z aktiviranjem tuljave želene hitrosti.

Motor, ki ga uporabljamo v 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 standardno barvno označene žice. Na podatkovnem listu motorja bodo prikazani podatki o določenem motorju za identifikacijo žice.

2. korak: Analiza projekta

V tem navodilu je GreenPAK IC konfiguriran za izvajanje danega ukaza, prejetega od vira, kot je IR oddajnik ali zunanji gumb, za označevanje enega od treh ukazov:

Vklop/izklop: sistem se vklopi ali izklopi z vsako razlago tega ukaza. Stanje vklopa/izklopa se bo obrnilo z vsakim naraščajočim robom ukaza za vklop/izklop.

Časovnik: časovnik deluje 30, 60 in 120 minut. Pri četrtem impulzu se časovnik izklopi in časovnik se vrne v prvotno stanje.

Hitrost: Nadzira hitrost motorja in zaporedoma ponavlja aktivirani izhod iz žic za izbiro hitrosti motorja (1, 2, 3).

3. korak: IR dekoder

IR dekodirno vezje je zgrajeno za sprejem signalov iz zunanjega IR oddajnika in za aktiviranje želenega ukaza. Protokol NEC smo sprejeli zaradi njegove priljubljenosti med proizvajalci. Protokol NEC uporablja "razdaljo impulzov" za kodiranje vsakega bita; vsak impulz potrebuje 562,5 us za prenos z uporabo signala frekvenčnega nosilca 38 kHz. Za prenos signala logične 1 je potrebno 2,25 ms, medtem ko prenos logičnega signala 0 traja 1,125 ms. Slika 3 prikazuje prenos impulznega niza po protokolu NEC. Sestavljen je iz 9 ms AGC zaporedja, 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 komplement 1 (vsi bitovi so obrnjeni) kot parnost, da se zagotovi, da je prejeto sporočilo pravilno. LSB se najprej pošlje v sporočilu.

4. korak: Oblikovanje GreenPAK -a

Ustrezni deli prejetega sporočila se ekstrahirajo v več fazah. Za začetek je začetek sporočila določen iz zaporedja 9ms AGC z uporabo CNT2 in 2-bitnega LUT1. Če je bilo to zaznano, je nato prek CNT6 in 2L2 podano 4,5 ms prostora. Če je glava pravilna, je izhod DFF0 nastavljen na Visoko, da omogoči sprejem naslova. Bloki CNT9, 3L0, 3L3 in P DLY0 se uporabljajo za ekstrakcijo urnih impulzov iz prejetega sporočila. Bitna vrednost se vzame pri naraščajočem robu signala IR_CLK, 0,845 ms od naraščajočega roba od IR_IN.

Interpretirani naslov se nato primerja z naslovom, shranjenim v PGEN z uporabo 2LUT0. 2LUT0 so vrata XOR in PGEN shrani obrnjeni naslov. Vsak bit PGEN se zaporedno primerja z vhodnim signalom, rezultat vsake primerjave pa je shranjen v DFF2 skupaj z naraščajočim robom IR-CLK.

Če je pri naslovu odkrita kakšna napaka, se 3-bitni izhod zapaha LUT5 SR spremeni v visoko, da se prepreči primerjava preostalega sporočila (ukaz). Če se prejeti naslov ujema s shranjenim naslovom v PGEN -u, je druga polovica sporočila (ukaz in obrnjen ukaz) usmerjena v SPI, tako da se lahko prebere in izvede želeni ukaz. CNT5 in DFF5 se uporabljata za določitev konca naslova in začetka ukaza, kjer so „podatki števca“CNT5 enaki 18: 16 impulzov za naslov poleg prvih dveh impulzov (9ms, 4.5ms).

V primeru, da je bil polni naslov, vključno z glavo, pravilno sprejet in shranjen v IC (v PGEN), izhod 3L3 ALI Gate daje signal Low na SPI -jev nCSB pin, ki ga je treba aktivirati. Zato SPI 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 oblikovan je 2-bitni binarni števec, katerega izhodi A1A0 so povezani z MTRX SEL # 0 in # 1 DCMP1, da zaporedoma in neprekinjeno primerjamo sprejeti ukaz z vsemi registri.

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 poda signal High. Ker je A1A0 = 00, se s tem aktivira 2L5, DFF6 pa posledično odda signal High, ki označuje, da je bil signal za vklop/izklop sprejet. Podobno sta pri preostalih krmilnih signalih CNT7 in CNT8 konfigurirana kot „Oba zamika roba“, da ustvarita časovno zakasnitev in omogočita DCMP1, da spremeni stanje svojega izhoda, preden vrednost izhoda zadržijo DFF -ji.

Vrednost ukaza za vklop/izklop je shranjena v registru 3, ukaz časovnika v registru 2 in ukaz hitrosti v registru 1.

5. korak: Hitrost MUX

Za preklop 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, nato pa stanje 00. 3-bitni LUT7 je bil uporabljen za preskok stanja 00, saj so v izbranem motorju na voljo le tri hitrosti. Signal za vklop/izklop mora biti visok, da aktivira postopek krmiljenja. Če je signal za vklop/izklop nizek, se aktivirani izhod onemogoči in motor se izklopi, kot je prikazano na sliki 6.

6. korak: Časovnik

Izveden je 3-časovni časovnik (30 min, 60 min, 120 min). Za izdelavo krmilne strukture 2-bitni binarni števec sprejema impulze iz zunanje časovne tipke, povezane na Pin13, in iz signala IR časovnika. Števec uporablja Pipe Delay1, 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 vhodu CK za Pipe Delay1 stanje izhoda zaporedoma spremeni v 11, 01, 00, pri čemer se CNT/DLY obrne v vsako aktivirano stanje. CNT0, CNT3, CNT4 so bili konfigurirani za delovanje kot "zamude pri naraščajočih robovih", katerih vhod izvira iz izhoda CNT1, ki je nastavljen tako, da daje impulz vsakih 10 sekund.

Če želite zamuditi 30 minut:

30 x 60 = 1800 sekund ÷ 10sekundni intervali = 180 bitov

Zato so podatki števcev za CNT4 180, CNT3 360 in CNT0 720. Ko se časovna zakasnitev konča, se preko 3L14 do 3L11 prenese visok impulz, zaradi česar se sistem izklopi. Časovniki se ponastavijo, če sistem izklopite z zunanjim gumbom, priključenim na Pin12 ali s signalom IR_ON/OFF.

*Namesto elektromehanskega releja lahko uporabite triakni ali polprevodniški rele, če želite uporabiti elektronsko stikalo.

* Za potisne gumbe je bil uporabljen odstranjevalec strojne opreme (kondenzator, upor).

7. korak: Rezultati

Kot prvi korak pri ocenjevanju zasnove je bil uporabljen programski simulator GreenPAK. Na vhodih so bili ustvarjeni virtualni gumbi, nadzorovane pa so bile zunanje LED diode nasproti izhodov na razvojni plošči. Orodje Signal Wizard je bilo uporabljeno za ustvarjanje signala, podobnega formatu NEC, zaradi odpravljanja napak.

Ustvarjen je bil signal z vzorcem 0x00FF5FA0, kjer je 0x00FF naslov, ki ustreza obrnjenemu naslovu, shranjenemu v PGEN, in 0x5FA0 je ukaz, ki ustreza obrnjenemu ukazu v registru DCMP 3 za nadzor funkcije vklopa/izklopa. Sistem v začetnem stanju je v stanju OFF (IZKLOPLJENO), po vnosu signala pa 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).

Slika 11 prikazuje ploščo po enkratnem zagonu čarovnika za signale (z veljavnim ukazom za vklop/izklop).

Zaključek

Ta Instructable se osredotoča na konfiguracijo GreenPAK IC, namenjenega krmiljenju 3-stopenjskega AC motorja. Vključuje številne funkcije, kot so kolesarske hitrosti, ustvarjanje 3-časovnega časovnika in izdelava IR dekoderja, združljivega s protokolom NEC. GreenPAK je pokazal učinkovitost pri vključevanju več funkcij, vse v poceni in na majhni površini IC rešitev.