Αποκωδικοποιητής για πολυ

Μονοφασικοί κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος βρίσκονται συνήθως σε είδη οικιακής χρήσης, όπως ανεμιστήρες, και η ταχύτητά τους μπορεί εύκολα να ελεγχθεί όταν χρησιμοποιούνται πολλές διακριτές περιελίξεις για καθορισμένες ταχύτητες. Σε αυτό το άρθρο, δημιουργούμε έναν ψηφιακό ελεγκτή που επιτρέπει στους χρήστες να ελέγχουν λειτουργίες όπως η ταχύτητα του κινητήρα και ο χρόνος λειτουργίας. Αυτό το άρθρο περιλαμβάνει επίσης ένα κύκλωμα δέκτη υπερύθρων που υποστηρίζει το πρωτόκολλο NEC, όπου ένας κινητήρας μπορεί να ελέγχεται από κουμπιά ή ένα σήμα που λαμβάνεται από έναν πομπό υπερύθρων.

Για να γίνει αυτό, ένα GreenPAK ™ SLG46620 IC χρησιμοποιείται ως βασικός ελεγκτής που είναι υπεύθυνος για αυτές τις διαφορετικές λειτουργίες: ένα κύκλωμα πολλαπλής πολλαπλής για ενεργοποίηση μίας ταχύτητας (από τρεις ταχύτητες), χρονόμετρα αντίστροφης μέτρησης 3 περιόδων και αποκωδικοποιητή υπερύθρων για τη λήψη εξωτερικό υπέρυθρο σήμα, το οποίο εξάγει και εκτελεί την επιθυμητή εντολή.

Αν κοιτάξουμε τις λειτουργίες του κυκλώματος, παρατηρούμε ταυτόχρονα πολλές διακριτές λειτουργίες που χρησιμοποιούνται: MUXing, χρονισμός και αποκωδικοποίηση IR. Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν συχνά πολλά IC για την κατασκευή του ηλεκτρονικού κυκλώματος λόγω της έλλειψης μιας διαθέσιμης μοναδικής λύσης σε ένα μόνο IC. Η χρήση ενός GreenPAK IC επιτρέπει στους κατασκευαστές να χρησιμοποιούν ένα μόνο τσιπ για να συμπεριλαμβάνουν πολλές από τις επιθυμητές λειτουργίες και κατά συνέπεια να μειώνουν το κόστος και την επίβλεψη της κατασκευής του συστήματος.

Το σύστημα με όλες τις λειτουργίες του έχει ελεγχθεί για να διασφαλιστεί η σωστή λειτουργία. Το τελικό κύκλωμα μπορεί να απαιτεί ειδικές τροποποιήσεις ή πρόσθετα στοιχεία προσαρμοσμένα στον επιλεγμένο κινητήρα.

Για να ελέγξετε ότι το σύστημα λειτουργεί ονομαστικά, δημιουργήθηκαν δοκιμαστικές θήκες για τις εισόδους με τη βοήθεια του εξομοιωτή σχεδιαστών GreenPAK. Η εξομοίωση επαληθεύει διαφορετικές δοκιμαστικές περιπτώσεις για τις εξόδους και επιβεβαιώνεται η λειτουργικότητα του αποκωδικοποιητή υπερύθρων. Ο τελικός σχεδιασμός δοκιμάζεται επίσης με πραγματικό κινητήρα για επιβεβαίωση.

Κινητήρας ανεμιστήρα 3 ταχυτήτων AC

Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος 3 ταχυτήτων είναι μονοφασικοί κινητήρες που λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα. Χρησιμοποιούνται συχνά σε μια μεγάλη ποικιλία οικιακών μηχανών όπως διάφοροι τύποι ανεμιστήρων (ανεμιστήρας τοίχου, ανεμιστήρας επιτραπέζιου, ανεμιστήρας κουτιού) Σε σύγκριση με έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος, ο έλεγχος της ταχύτητας σε έναν κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος είναι σχετικά περίπλοκος καθώς η συχνότητα του παρεχόμενου ρεύματος πρέπει να αλλάξει για να αλλάξει την ταχύτητα του κινητήρα. Συσκευές όπως ανεμιστήρες και ψυκτικές μηχανές συνήθως δεν απαιτούν λεπτή κοκκώδη ταχύτητα, αλλά απαιτούν διακριτά βήματα όπως χαμηλές, μεσαίες και υψηλές ταχύτητες. Για αυτές τις εφαρμογές, οι κινητήρες ανεμιστήρων AC διαθέτουν πολλά ενσωματωμένα πηνία σχεδιασμένα για αρκετές ταχύτητες, όπου η αλλαγή από τη μία ταχύτητα στην άλλη επιτυγχάνεται ενεργοποιώντας το πηνίο της επιθυμητής ταχύτητας.

Ο κινητήρας που χρησιμοποιούμε σε αυτό το έργο είναι ένας κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος 3 ταχυτήτων που έχει 5 καλώδια: 3 καλώδια για έλεγχο ταχύτητας, 2 καλώδια για τροφοδοσία και πυκνωτή εκκίνησης όπως φαίνεται στο σχήμα 2 παρακάτω. Ορισμένοι κατασκευαστές χρησιμοποιούν τυπικά καλώδια με κωδικοποίηση χρώματος για αναγνώριση λειτουργίας. Το δελτίο δεδομένων ενός κινητήρα θα εμφανίζει τις πληροφορίες του συγκεκριμένου κινητήρα για την αναγνώριση καλωδίων.

Ανάλυση έργου

Σε αυτό το άρθρο, ένα GreenPAK IC έχει ρυθμιστεί να εκτελεί μια δεδομένη εντολή, που λαμβάνεται από μια πηγή όπως ένας πομπός IR ή ένα εξωτερικό κουμπί, για να υποδείξει μία από τις τρεις εντολές:

On / Off: το σύστημα είναι ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο με κάθε ερμηνεία αυτής της εντολής. Η κατάσταση On / Off θα αντιστραφεί με κάθε άνοδο της εντολής On / Off.

Χρονοδιακόπτης: ο χρονοδιακόπτης λειτουργεί για 30, 60 και 120 λεπτά. Στον τέταρτο παλμό, ο χρονοδιακόπτης είναι απενεργοποιημένος και η περίοδος χρονοδιακόπτη επανέρχεται στην αρχική κατάσταση χρονισμού.

Ταχύτητα: Ελέγχει την ταχύτητα του κινητήρα, επαναλαμβάνοντας διαδοχικά την ενεργοποιημένη έξοδο από τα καλώδια επιλογής ταχύτητας του κινητήρα (1,2,3).

Αποκωδικοποιητής IR

Ένα κύκλωμα αποκωδικοποιητή IR είναι κατασκευασμένο για τη λήψη σημάτων από έναν εξωτερικό πομπό IR και για την ενεργοποίηση της επιθυμητής εντολής. Υιοθετήσαμε το πρωτόκολλο NEC λόγω της δημοτικότητάς του μεταξύ των κατασκευαστών. Το πρωτόκολλο NEC χρησιμοποιεί "απόσταση παλμού" για την κωδικοποίηση κάθε bit. Κάθε παλμός διαρκεί 562,5 για να μεταδοθεί χρησιμοποιώντας το σήμα ενός φορέα συχνότητας 38 kHz. Η μετάδοση ενός λογικού σήματος 1 απαιτεί 2,25 ms ενώ η μετάδοση ενός λογικού σήματος 0 παίρνει 1,125 ms. Το σχήμα 3 απεικονίζει τη μετάδοση παλμών σύμφωνα με το πρωτόκολλο NEC. Αποτελείται από ριπή AGC 9 ms, έπειτα διάστημα 4,5 ms, έπειτα τη διεύθυνση 8-bit και τέλος την εντολή 8-bit. Σημειώστε ότι η διεύθυνση και η εντολή μεταδίδονται δύο φορές. η δεύτερη φορά είναι το συμπλήρωμα του 1 (όλα τα bit είναι ανεστραμμένα) ως ισοτιμία για να διασφαλιστεί ότι το ληφθέν μήνυμα είναι σωστό.Το LSB μεταδίδεται πρώτα στο μήνυμα.

Σχεδιασμός GreenPAK

Ο σχεδιασμός IC δημιουργήθηκε με δωρεάν λογισμικό σχεδιασμού GreenPAK με βάση το GUI. Μπορείτε να βρείτε το πλήρες αρχείο σχεδίασης εδώ.

Τα σχετικά bit του ληφθέντος μηνύματος εξάγονται σε διάφορα στάδια. Για να ξεκινήσετε, η έναρξη του μηνύματος καθορίζεται από 9ms AGC burst χρησιμοποιώντας CNT2 και 2-bit LUT1. Εάν έχει εντοπιστεί, τότε ο χώρος 4,5ms καθορίζεται μέσω των CNT6 και 2L2. Εάν η κεφαλίδα είναι σωστή, η έξοδος DFF0 έχει ρυθμιστεί Υψηλή για να επιτρέπει τη λήψη της διεύθυνσης. Τα μπλοκ CNT9, 3L0, 3L3 και P DLY0 χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή των παλμών ρολογιού από το ληφθέν μήνυμα. Η τιμή bit λαμβάνεται στο ανοδικό άκρο του σήματος IR_CLK, 0,845 ms από την άνοδο του IR_IN.

Η ερμηνευμένη διεύθυνση συγκρίνεται στη συνέχεια με μια διεύθυνση που είναι αποθηκευμένη στο PGEN χρησιμοποιώντας το 2LUT0. Το 2LUT0 είναι μια πύλη XOR και το PGEN αποθηκεύει την ανεστραμμένη διεύθυνση. Κάθε bit του PGEN συγκρίνεται διαδοχικά με το εισερχόμενο σήμα και το αποτέλεσμα κάθε σύγκρισης αποθηκεύεται σε DFF2 μαζί με την άνοδο του IR-CLK.

Σε περίπτωση που έχει εντοπιστεί οποιοδήποτε σφάλμα στη διεύθυνση, η έξοδος LUT5 SR 3-bit αλλάζει σε Υψηλή για να αποφευχθεί η σύγκριση του υπόλοιπου μηνύματος (η εντολή). Εάν η ληφθείσα διεύθυνση ταιριάζει με την αποθηκευμένη διεύθυνση στο PGEN, το δεύτερο μισό του μηνύματος (εντολή & ανεστραμμένη εντολή) κατευθύνεται στο SPI έτσι ώστε η επιθυμητή εντολή να μπορεί να διαβαστεί και να εκτελεστεί. Τα CNT5 και DFF5 χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό του τέλους της διεύθυνσης και της έναρξης της εντολής, όπου το «Counter data» του CNT5 ισούται με 18:16 παλμούς για τη διεύθυνση εκτός από τους δύο πρώτους παλμούς (9ms, 4,5ms).

Εάν η πλήρης διεύθυνση, συμπεριλαμβανομένης της κεφαλίδας, έχει ληφθεί σωστά και αποθηκευτεί στο IC (σε PGEN), η έξοδος 3L3 OR Gate δίνει το σήμα Low to SPI του nCSB pin που θα ενεργοποιηθεί. Κατά συνέπεια, το SPI αρχίζει να λαμβάνει την εντολή.

Το SLG46620 IC έχει 4 εσωτερικούς καταχωρητές μήκους 8-bit και είναι επομένως δυνατό να αποθηκευτούν τέσσερις διαφορετικές εντολές. Το DCMP1 χρησιμοποιείται για τη σύγκριση της ληφθείσας εντολής με τους εσωτερικούς καταχωρητές και έχει σχεδιαστεί ένας δυαδικός μετρητής δυαδικών ψηφίων των οποίων οι έξοδοι A1A0 συνδέονται με τα MTRX SEL # 0 και # 1 του DCMP1 για να συγκρίνουν τη ληφθείσα εντολή με όλους τους καταχωρητές διαδοχικά και συνεχώς.

Κατασκευάστηκε ένας αποκωδικοποιητής με μάνδαλο χρησιμοποιώντας DFF6, DFF7, DFF8 και 2L5, 2L6, 2L7. Ο σχεδιασμός λειτουργεί ως εξής: αν A1A0 = 00 , η έξοδος SPI συγκρίνεται με τον καταχωρητή 3. Εάν και οι δύο τιμές είναι ίσες, το DCMP1 δίνει ένα υψηλό σήμα στην έξοδο EQ του. Δεδομένου ότι το A1A0 = 00 , αυτό ενεργοποιεί το 2L5 και συνεπώς το DFF6 εξάγει ένα υψηλό σήμα που δείχνει ότι το σήμα On / Off έχει ληφθεί. Ομοίως, για τα υπόλοιπα σήματα ελέγχου, τα CNT7 και CNT8 έχουν διαμορφωθεί ως «Και τα δύο Edge Delay» για να δημιουργήσουν χρονική καθυστέρηση και να επιτρέψουν στο DCMP1 να αλλάξει την κατάσταση της εξόδου του προτού η τιμή εξόδου διατηρηθεί από τα DFFs.

Η τιμή της εντολής On / Off αποθηκεύεται στον καταχωρητή 3, η εντολή χρονοδιακόπτη στον καταχωρητή 2 και η εντολή ταχύτητας στον καταχωρητή 1.

Ταχύτητα MUX

Για να αλλάξετε ταχύτητες, δημιουργήθηκε ένας δυαδικός μετρητής δυαδικών ψηφίων του οποίου ο παλμός εισόδου λαμβάνεται από το εξωτερικό κουμπί που συνδέεται με το Pin4 ή από το σήμα ταχύτητας IR μέσω P10 από το συγκριτή εντολών. Στην αρχική κατάσταση Q1Q0 = 11 , και εφαρμόζοντας έναν παλμό στην είσοδο του μετρητή από 3-bit LUT6, το Q1Q0 γίνεται διαδοχικά 10, 01 και στη συνέχεια η κατάσταση 00. Το 3-bit LUT7 χρησιμοποιήθηκε για την παράλειψη των 00 καταστάσεων, δεδομένου ότι μόνο τρεις ταχύτητες είναι διαθέσιμες στον επιλεγμένο κινητήρα. Το σήμα On / Off πρέπει να είναι Υψηλό για να ενεργοποιηθεί η διαδικασία ελέγχου. Κατά συνέπεια, εάν το σήμα On / Off είναι χαμηλό, η ενεργοποιημένη έξοδος απενεργοποιείται και ο κινητήρας απενεργοποιείται όπως φαίνεται στο σχήμα 6.

Μετρών την ώραν

Εφαρμόζεται χρονόμετρο 3 περιόδων (30 λεπτά, 60 λεπτά, 120 λεπτά). Για να δημιουργήσει τη δομή ελέγχου, ένας δυαδικός μετρητής δυαδικών ψηφίων λαμβάνει παλμούς από ένα εξωτερικό κουμπί χρονοδιακόπτη συνδεδεμένο στο Pin13 και από το σήμα IR Timer. Ο μετρητής χρησιμοποιεί Pipe Delay1, όπου Out0 PD num ισούται με 1 και Out1 PD num ισούται με 2 επιλέγοντας μια ανεστραμμένη πολικότητα για το Out1. Στην αρχική κατάσταση Out1, Out0 = 10 , ο χρονοδιακόπτης είναι απενεργοποιημένος. Μετά από αυτό, εφαρμόζοντας έναν παλμό στην είσοδο CK για Pipe Delay1, η κατάσταση εξόδου αλλάζει σε 11,01,00 διαδοχικά, αντιστρέφοντας το CNT / DLY σε κάθε ενεργοποιημένη κατάσταση. Τα CNT0, CNT3, CNT4 διαμορφώθηκαν ώστε να λειτουργούν ως «Rising Edge Delays» των οποίων η είσοδος προέρχεται από την έξοδο του CNT1, η οποία έχει διαμορφωθεί έτσι ώστε να δίνει παλμό κάθε 10 δευτερόλεπτα.

Για να έχετε καθυστέρηση 30 λεπτών:

30 x 60 = 1800 δευτερόλεπτα ÷ 10 δευτερόλεπτα διαστήματα = 180 bit

Επομένως, τα δεδομένα μετρητή για το CNT4 είναι 180, το CNT3 είναι 360 και το CNT0 είναι 720. Μόλις ολοκληρωθεί η χρονική καθυστέρηση, ένας υψηλός παλμός μεταδίδεται μέσω 3L14 έως 3L11 προκαλώντας το σύστημα να απενεργοποιηθεί. Οι χρονοδιακόπτες επαναφέρονται εάν το σύστημα είναι απενεργοποιημένο από το εξωτερικό κουμπί που είναι συνδεδεμένο στο Pin12 ή από το σήμα IR_ON / OFF.

* Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα ρελέ τριάδας ή στερεάς κατάστασης αντί ενός ηλεκτρομηχανικού ρελέ εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε έναν ηλεκτρονικό διακόπτη.

* Για τα μπουτόν χρησιμοποιήθηκε ένας αποσυναρμολογητής υλικού (πυκνωτής, αντίσταση)

Αποτελέσματα

Ως το πρώτο βήμα στην αξιολόγηση του σχεδιασμού, χρησιμοποιήθηκε ο εξομοιωτής λογισμικού GreenPAK. Δημιουργήθηκαν εικονικά κουμπιά στις εισόδους και παρακολουθήθηκαν τα εξωτερικά LED αντίθετα από τις εξόδους στον πίνακα ανάπτυξης. Το εργαλείο "Οδηγός σήματος" χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία σήματος παρόμοιου με τη μορφή NEC για λόγους εντοπισμού σφαλμάτων.

Δημιουργήθηκε ένα σήμα με το μοτίβο 0x00FF5FA0, όπου 0x00FF είναι η διεύθυνση που αντιστοιχεί στην ανεστραμμένη διεύθυνση που είναι αποθηκευμένη στο PGEN και το 0x5FA0 είναι η εντολή που αντιστοιχεί στην ανεστραμμένη εντολή στον καταχωρητή DCMP 3 για τον έλεγχο της λειτουργίας On / Off. Το σύστημα στην αρχική κατάσταση βρίσκεται στην κατάσταση OFF, αλλά μετά την εφαρμογή του σήματος, σημειώνουμε ότι το σύστημα ενεργοποιείται. Εάν έχει αλλάξει ένα μόνο bit στη διεύθυνση και έχει εφαρμοστεί ξανά το σήμα, παρατηρούμε ότι δεν συμβαίνει τίποτα (ασύμβατη διεύθυνση)

Αφού ξεκινήσετε τον Οδηγό σήματος για μία φορά (με έγκυρη εντολή On / Off):

συμπέρασμα

Αυτό το άρθρο επικεντρώνεται στη διαμόρφωση ενός GreenPAK IC που έχει σχεδιαστεί για τον έλεγχο ενός κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος 3 ταχυτήτων. Ενσωματώνει πολλές λειτουργίες όπως ταχύτητες ποδηλασίας, δημιουργία χρονοδιακόπτη 3 περιόδων και κατασκευή αποκωδικοποιητή IR συμβατού με το πρωτόκολλο NEC. Το GreenPAK έχει επιδείξει αποτελεσματικότητα στην ενσωμάτωση πολλών λειτουργιών, όλα σε μια λύση IC χαμηλού κόστους και μικρής περιοχής.