DIY Automobilski pokazivač smjera sa animacijom: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Nedavno su animirani prednji i stražnji LED uzorci postali norma u automobilskoj industriji. Ovi tekući LED uzorci često predstavljaju zaštitni znak proizvođača automobila, a koriste se i za vizualnu estetiku. Animacije mogu biti različitih izvedbi i mogu se implementirati bez MCU -a pomoću nekoliko diskretnih IC -ova.

Glavni zahtjevi takvih dizajna su: ponovljive performanse tijekom normalnog rada, mogućnost prisilnog uključivanja svih LED dioda, niska potrošnja energije, onemogućavanje korištenog LDO regulatora tijekom kvara, učitavanje LED upravljačkog programa prije nego što se omogući itd. Zahtjevi mogu varirati od jednog proizvođača do drugog. Štoviše, obično se u automobilskim aplikacijama TSSOP IC -ovi obično preferiraju zbog svoje robusnosti u usporedbi s QFN IC -ovima jer je poznato da su skloni problemima zamora lemljenja, posebno u teškim okruženjima. Na sreću za ovu automobilsku primjenu, Dialog Semiconductor nudi odgovarajući CMIC, naime SLG46620, dostupan u QFN i TSSOP paketima.

Svi zahtjevi za animirane LED indikatore trenutno su ispunjeni u automobilskoj industriji koristeći diskretne IC -ove. Međutim, razina fleksibilnosti koju pruža CMIC je bez premca i lako može zadovoljiti različite zahtjeve nekoliko proizvođača bez ikakvih promjena u dizajnu hardvera. Osim toga, postiže se i značajno smanjenje otiska PCB -a i ušteda troškova.

U ovom Instructable -u prikazan je detaljan opis postizanja različitih animiranih indikatorskih svjetlosnih uzoraka pomoću SLG46620.

U nastavku smo opisali korake potrebne za razumijevanje načina na koji je rješenje programirano za stvaranje automobilskih pokazivača smjera s animacijom. Međutim, ako samo želite dobiti rezultat programiranja, preuzmite GreenPAK softver kako biste vidjeli već dovršenu datoteku za dizajn GreenPAK. Priključite GreenPAK Development Kit na svoje računalo i hit program za stvaranje automobilskih pokazivača smjera s animacijom.

Korak 1: Vrijednost industrije

Obrasci pokazivača smjera prikazani u ovom Instructable trenutno su implementirani u automobilskoj industriji koristeći niz diskretnih IC -ova za kontrolu redoslijeda LED uzoraka automobilskih indikatora. Odabrani CMIC SLG46620 zamijenio bi barem sljedeće komponente u trenutnom industrijskom dizajnu:

● 1 br. 555 Timer IC (npr. TLC555QDRQ1)

● 1 brojač Johnson (npr. CD4017)

● 2 br. Japanka s pozitivnim rubovima okidača D-tipa (npr. 74HC74)

● 1 Ne ILI vrata (npr. CAHCT1G32)

● Nekoliko pasivnih komponenti, tj. Induktora, kondenzatora, otpornika itd.

Tablica 1 daje troškovnu prednost dobivenu korištenjem odabranog Dialog CMIC -a za uzorke sekvencijalnih pokazivača smjera pokazivača u usporedbi s trenutnim industrijskim rješenjem.

Odabrani CMIC SLG46620 koštao bi manje od 0,50 USD, pa se ukupni trošak LED upravljačkog kruga značajno smanjuje. Osim toga, postiže se i značajno usporedno smanjenje otiska PCB -a.

Korak 2: Dizajn sustava

Slika 1 prikazuje dijagram prve predložene sheme. Glavne komponente sheme uključuju LDO regulator napona, automobilski LED upravljački program, CMIC SLG46620, 11 MOSFET-ova na logičkoj razini i 10 LED-a. LDO regulator napona osigurava da se CMIC -u osigura odgovarajući napon, a ako napon baterije padne s određene razine, CMIC se resetira preko pina PG (Power Good). Tijekom bilo kakvog kvara, koji otkrije LED pogonitelj, LDO regulator napona se onemogućuje. SLG46620 CMIC generira digitalne signale za pokretanje LED dioda pokazivača označenih 1-10 kroz MOSFET-ove. Štoviše, odabrani CMIC također proizvodi signal za omogućavanje jednokanalnog upravljačkog programa koji zauzvrat pokreće MOSFET Q1 kako bi učitao upravljački program koji radi u načinu rada s konstantnom strujom.

Moguća je i varijanta ove sheme, gdje se koristi višekanalni upravljački program, kao što je prikazano na slici 2. U ovoj opciji, pogonska struja svakog kanala smanjuje se u usporedbi s jednokanalnim upravljačkim programom.

Korak 3: GreenPak dizajn

Prikladan način za postizanje cilja fleksibilnih indikatorskih LED uzoraka je upotreba koncepta konačnih strojeva (FSM). Dijaloški poluvodič nudi nekoliko CMIC-ova koji sadrže ugrađeni ASM blok. Međutim, nažalost, svi ti CMIC -ovi dostupni u QFN paketima ne preporučuju se u teškim okruženjima. Stoga je odabran SLG46620 koji je dostupan u QFN i TSSOP pakiranju.

Prikazana su tri primjera za tri različite LED animacije. Za prva dva primjera razmatramo jednokanalni upravljački program kako je prikazano na slici 1. Za treći primjer pretpostavljamo da je na raspolaganju više upravljačkih programa kanala, kao što je prikazano na slici 2, a svaki kanal se koristi za pogon zasebne LED diode. Pomoću istog koncepta mogu se dobiti i drugi uzorci.

U prvom primjeru dizajna, LED diode od 1 do 10 se jedna za drugom pale jedna za drugom kad istekne određeno programirano vremensko razdoblje, kao što je prikazano na slici 3.

U drugom primjeru dizajna, dvije LED diode se uzastopno dodaju u uzorak kao što je prikazano na slici 4.

Slika 5 prikazuje kako se zamjenske LED diode sekvencijalno dodaju u uzorak u trećem predloženom dizajnu.

Budući da u SLG46620 nema ugrađenog bloka ASM-a, stroj za konačna stanja Moore razvijen je pomoću raspoloživih blokova, naime brojača, DFF-ova i LUT-ova. Mooreov stroj sa 16 stanja razvijen je pomoću Tablice 2 za tri primjera. U tablici 2 dati su svi bitovi sadašnjeg stanja i sljedećeg stanja. Nadalje, osigurani su i bitovi za sve izlazne signale. Iz tablice 2 jednadžbe sljedećeg stanja i svi izlazi ocjenjuju se u smislu bitova sadašnjeg stanja.

Jezgra razvoja 4-bitnog Moore stroja su 4 DFF bloka. Svaki DFF blok funkcionalno predstavlja jedan bit od četiri bita: ABCD. Kad je signal indikatora visok (što odgovara prekidaču indikatora uključenosti), pri svakom impulsu takta potreban je prijelaz iz jednog stanja u sljedeće, čime se stvaraju različiti LED uzorci. S druge strane, kada je signal indikatora slab, cilj je stacionarni uzorak, sa svim LED diodama u svakom primjeru dizajna.

Slika 3 prikazuje funkcionalnost razvijenog 4-bitnog (ABCD) Moore stroja za svaki primjer. Osnovna ideja razvoja takvog FSM -a je prikazati svaki bit sljedećeg stanja, signal za omogućavanje i svaki signal izlaznog pina (dodijeljen LED -ima) u smislu trenutnog stanja. Ovdje LUT -i doprinose. Sva 4 bita sadašnjeg stanja dovode se u različite LUT -ove kako bi se u osnovi postigao potrebni signal u sljedećem stanju na rubu takta. Za taktni impuls brojač je konfiguriran da daje niz impulsa s odgovarajućim razdobljem.

Za svaki primjer, svaki bit sljedećeg stanja se procjenjuje u smislu sadašnjeg stanja pomoću sljedećih jednadžbi izvedenih iz K-karata:

A = D '(C' + C (A B) ') & IND + IND'

B = C 'D + C D' (A B) '& IND + IND'

C = B 'C D + B (C' + A 'D') & IND + IND '

D = A B ' + A' B C D + A B C '& IND + IND'

gdje IND predstavlja signal indikatora.

Daljnji detalji svakog od tri primjera dati su u nastavku.

Korak 4: Primjer dizajna 1

Jednadžbe signala za omogućavanje i LED pogonskih signala za prvi primjer, pri čemu se svaka LED sekvencijalno uključuje prema shemi na slici 1, su prikazane u nastavku.

En = A + A 'B (C + D)

DO1 = A 'B C' D

DO2 = A 'B C D'

DO3 = A 'B C D

DO4 = A B 'C' D '

DO5 = A B 'C' D

DO6 = A B 'C D'

DO7 = A B 'C D

DO8 = A B C 'D'

DO9 = A B C 'D

DO10 = A B C

Na slici 7 prikazan je Matrix-0 GreenPAK dizajn primjera 1. Za razvoj 4-bitnog Moore stroja koriste se 4 DFF-a. DFF-ovi s opcijom resetiranja (3 iz Matrix-0 i 1 iz Matrix-1) odabrani su tako da se Mooreov stroj može prikladno resetirati. Brojač, s odgovarajućim vremenskim razdobljem od 72 mS, konfiguriran je za promjenu stanja Stroja nakon svakog razdoblja. LUT-ovi s odgovarajućim konfiguracijama koriste se za izvođenje funkcija za ulaze DFF-ova, signal za omogućavanje upravljačkog programa (En) i izlazne pinove: DO1-DO10.

U Matrici prikazanoj na slici 8, ostali resursi GreenPAK -a koriste se za dovršetak dizajna primjenom ranije opisane metodologije. Brojke su prikladno označene radi jasnoće.

Korak 5: Primjer dizajna 2

Jednadžbe omogućujućeg signala i LED pogonskih signala za drugi primjer, s dvije LED diode dodane u uzastopnom uzorku prema shemi na slici 1, su prikazane u nastavku.

En = D '(A' B C + A B 'C' + A B 'C + A B) + A B C

DO1 = 0

DO2 = A 'B C D'

DO3 = 0

DO4 = A B 'C' D '

DO5 = 0

DO6 = A B 'C D'

DO7 = 0

DO8 = A B C 'D'

DO9 = 0

DO10 = A B C

Na slikama 9 i 10 prikazani su Matrix-0 & 1 GreenPAK dizajni iz primjera 2. Osnovni dizajn sličan je dizajnu iz Primjera 1. Najveće razlike, u usporedbi, su u funkciji Driver Enable (En) i nema veza DO1, DO3, DO5, DO7 i DO10, koje se u ovom dizajnu ruše.

Korak 6: Primjer dizajna 3

Jednadžbe signala za omogućavanje i LED pogonskih signala za 3. primjer, koje generiraju alternativni uzorak sekvencijalnog sabiranja LED -a pomoću sheme na slici 2, dane su u nastavku.

En1 = (A 'B C' + A B 'C' + B C) D

En2 = (A B 'C + A B) D

DO1 = D (A+B)

DO2 = A B C D

DO3 = D (A+ C B)

DO4 = A B C D

DO5 = D A

DO6 = A B C D

DO7 = D A (C 'B + C)

DO8 = A B C D

DO9 = D A B

DO10 = A B C D

Na slikama 11 i 12 prikazani su Matrix-0 & 1 GreenPAK dizajni iz primjera 3. U ovom dizajnu postoje dva odvojena signala za omogućavanje upravljačkog programa (En1 & En2) za upravljačke programe 1 i 2. Štoviše, izlazni pinovi su spojeni na izlaze odgovarajuće konfiguriranih LUT -ova.

Ovime se završava dio dizajna GreenPAK -a iz Primjera 1, Primjera 2 i Primjera 3.

Korak 7: Rezultati eksperimentiranja

Prikladan način za testiranje dizajna iz primjera 1, primjera 2 i primjera 3 je eksperimentiranje i vizualni pregled. Vremensko ponašanje svake sheme analizira se pomoću logičkog analizatora, a rezultati su prikazani u ovom odjeljku.

Slika 13 prikazuje vremensko ponašanje različitih izlaznih signala za Primjer 1 kad god je indikator uključen (IND = 1). Može se primijetiti da se signali za izlazne pinove DO1-DO5 uzastopno uključuju nakon drugog nakon isteka zadanog vremenskog razdoblja u skladu s tablicom 2. Uzorak signala koji se dostavljaju na pinove DO6-DO10 također je sličan. Signal za omogućavanje upravljačkog programa (En) uključuje se kad je bilo koji od signala DO1-DO10 uključen, a inače je isključen. Tijekom animacije, kad god indikatorski signal padne (IND = 0), En i DO10 signali se uključuju i ostaju logički visoki. Ukratko, rezultati zadovoljavaju zahtjeve i potvrđuju teoretske prijedloge za Primjer 1.

Na slici 14 prikazan je vremenski dijagram različitih izlaznih signala za Primjer 2, s uključenim indikatorskim signalom (IND = 1). Uočeno je da se signali za izlazne pinove DO1-DO5 uključuju naizmjenično u nizu nakon nekog vremenskog razdoblja u skladu s tablicom 2. Igle DO1, DO3 i DO5 ostaju niske, dok se signali za DO2 i DO4 naizmjenično uključuju na uzastopno. Također se primjećuju isti obrasci za DO6-DO10 (nisu prikazani na slici zbog ograničenog broja ulaza analizatora). Kad god je bilo koji od signala DO1-DO10 uključen, uključuje se i signal za omogućavanje upravljačkog programa (En) koji inače ostaje isključen. Tijekom animacije, kad god signal indikatora opadne (IND = 0), En i DO10 signali se uključuju i ostaju logički visoki. Rezultati točno odgovaraju zahtjevima i teoretskim zamislima za Primjer 2.

Na slici 15 prikazan je vremenski dijagram različitih izlaznih signala za primjer 3, s uključenim indikatorskim signalom (IND = 1). Može se primijetiti da se signali za izlazne pinove DO1-DO7 uključuju kako je prikazano u tablici 2. Štoviše, signal DO9 pin također se ponaša prema tablici 2 (nije prikazano na slici). Igle DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 ostaju niske. En1 postaje logički visok svaki put kad je signal iz DO1, DO3 i DO5 uključen, a En2 postaje logički visok svaki put kad signal iz DO7 i DO9 poraste. Tijekom cijele animacije, kad god signal indikatora opadne (IND = 0), svi se izlazni signali: En1, En2 i DO1-DO10 uključuju i ostaju logički visoki. Stoga se može zaključiti da rezultati ispunjavaju zahtjeve i teoretske prijedloge za primjer 3.

Zaključak

Predstavljen je detaljan opis različitih shema pokazivača smjera automobila s animacijom. Za ovu je aplikaciju izabran odgovarajući Dialog CMIC SLG46620 jer je dostupan i u TSSOP paketu koji se preporučuje za industrijske primjene u teškim uvjetima. Dvije velike sheme, koje koriste jednokanalne i višekanalne vozače automobila, predstavljene su za razvoj fleksibilnih sekvencijalnih LED animacijskih modela. Odgovarajući modeli strojeva s konačnim državnim Mooreom razvijeni su za generiranje željenih animacija. Za potvrđivanje razvijenog modela provedeno je prikladno eksperimentiranje. Utvrđeno je da se funkcionalnost razvijenih modela slaže s teorijskim dizajnom.