Kako programirati IC dekoder za upravljanje višebrzinskim AC motorom: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Motori s jednofaznom izmjeničnom strujom obično se nalaze u kućanskim predmetima kao što su ventilatori, a njihova se brzina može lako kontrolirati kada se za određene brzine koriste brojni diskretni namoti. U ovom Instructableu izrađujemo digitalni kontroler koji korisnicima omogućuje kontrolu funkcija kao što su brzina motora i vrijeme rada. Ovaj Instructable također uključuje sklop infracrvenog prijemnika koji podržava NEC protokol, gdje se motorom može upravljati pomoću tipki ili iz signala primljenog od infracrvenog odašiljača.

U tu svrhu koristi se GreenPAK ™, SLG46620 služi kao osnovni kontroler zadužen za ove različite funkcije: multipleksni krug za aktiviranje jedne brzine (od tri brzine), odbrojavanje s 3 razdoblja i infracrveni dekoder za prijem vanjski infracrveni signal, koji izdvaja i izvršava željenu naredbu.

Ako pogledamo funkcije kruga, primijetit ćemo nekoliko diskretnih funkcija koje se istovremeno koriste: MUXing, mjerenje vremena i IC dekodiranje. Proizvođači često koriste mnoge IC -ove za izgradnju elektroničkog kruga zbog nedostatka dostupnog jedinstvenog rješenja unutar jednog IC -a. Korištenje GreenPAK IC -a omogućuje proizvođačima da upotrijebe jedan čip za uključivanje mnogih željenih funkcija i posljedično smanje troškove sustava i nadzor nad proizvodnjom.

Sustav sa svim svojim funkcijama testiran je kako bi se osigurao ispravan rad. Završni krug može zahtijevati posebne izmjene ili dodatne elemente prilagođene odabranom motoru.

Kako bi se provjerilo radi li sustav nominalno, uz pomoć GreenPAK dizajnerskog emulatora generirani su testni slučajevi za ulaze. Emulacija provjerava različite ispitne slučajeve za izlaze, a funkcionalnost IC dekodera je potvrđena. Konačni dizajn također se testira sa stvarnim motorom radi potvrde.

U nastavku smo opisali korake potrebne za razumijevanje kako je GreenPAK čip programiran za stvaranje IC dekodera za upravljanje višebrzinskim AC motorom. 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 prilagođenog IC-a za IC dekoder za upravljanje višebrzinskim AC motorom.

Korak 1: 3-brzinski motor ventilatora naizmjenične struje

3-stupanjski motori naizmjenične struje su jednofazni motori koji rade na izmjeničnu struju. Često se koriste u raznim kućanskim strojevima, poput raznih vrsta ventilatora (zidni ventilator, stolni ventilator, ventilator za kutije). U usporedbi s istosmjernim motorom, upravljanje brzinom u motoru na izmjeničnu struju relativno je komplicirano jer se frekvencija isporučene struje mora promijeniti kako bi se promijenila brzina motora. Uređaji poput ventilatora i rashladnih strojeva obično ne zahtijevaju finu granularnost u brzini, ali zahtijevaju diskretne korake kao što su niske, srednje i velike brzine. Za ove primjene, motori ventilatora naizmjenične struje imaju brojne ugrađene zavojnice dizajnirane za nekoliko brzina gdje se promjena s jedne brzine na drugu postiže uključivanjem zavojnice željene brzine.

Motor koji koristimo u ovom projektu je trostupanjski AC motor koji ima 5 žica: 3 žice za kontrolu brzine, 2 žice za napajanje i startni kondenzator kako je prikazano na donjoj slici 2. Neki proizvođači koriste standardne žice kodirane bojom za identifikaciju funkcija. Tehnički list motora prikazat će podatke o određenom motoru za identifikaciju žice.

Korak 2: Analiza projekta

U ovom Instructable -u GreenPAK IC je konfiguriran za izvršavanje zadane naredbe, primljene od izvora, poput IC odašiljača ili vanjskog gumba, za označavanje jedne od tri naredbe:

Uključeno/Isključeno: sustav se uključuje ili isključuje pri svakom tumačenju ove naredbe. Stanje uključeno/isključeno će se poništiti sa svakim rastućim rubom naredbe za uključivanje/isključivanje.

Tajmer: mjerač vremena radi 30, 60 i 120 minuta. Na četvrtom impulsu mjerač vremena je isključen, a vremensko razdoblje se vraća u izvorno vremensko stanje.

Brzina: kontrolira brzinu motora, uzastopno ponavljajući aktivirani izlaz s žica za odabir brzine motora (1, 2, 3).

Korak 3: IC dekoder

IC sklop dekodera izgrađen je za primanje signala iz vanjskog IC odašiljača i za aktiviranje željene naredbe. Usvojili smo protokol NEC zbog njegove popularnosti među proizvođačima. NEC protokol koristi "udaljenost impulsa" za kodiranje svakog bita; svakom impulsu je potrebno 562,5 nas da se prenese pomoću signala nositelja frekvencije 38 kHz. Prijenos logičkog signala 1 zahtijeva 2,25 ms, dok prijenos logičkog signala 0 traje 1,125 ms. Slika 3 prikazuje prijenos impulsnog niza prema NEC protokolu. Sastoji se od 9 ms AGC bursta, zatim 4,5 ms prostora, zatim 8-bitne adrese i na kraju 8-bitne naredbe. Imajte na umu da se adresa i naredba prenose dva puta; drugi put je 1 komplement (svi su bitovi obrnuti) kao paritet kako bi se osiguralo da je primljena poruka točna. LSB se prvo prenosi u poruci.

Korak 4: GreenPAK dizajn

Relevantni dijelovi primljene poruke izdvajaju se u nekoliko faza. Za početak, početak poruke je specificiran iz 9ms AGC serije pomoću CNT2 i 2-bitnog LUT1. Ako je to otkriveno, tada se putem CNT6 i 2L2 navodi prostor od 4,5 ms. Ako je zaglavlje ispravno, izlaz DFF0 je postavljen na Visoko kako bi se omogućio prijem adrese. Blokovi CNT9, 3L0, 3L3 i P DLY0 koriste se za izdvajanje taktnih impulsa iz primljene poruke. Vrijednost bita uzima se na rastućem rubu IR_CLK signala, 0,845ms od rastućeg ruba na IR_IN.

Interpretirana adresa tada se uspoređuje s adresom pohranjenom unutar PGEN -a pomoću 2LUT0. 2LUT0 su vrata XOR, a PGEN pohranjuje obrnutu adresu. Svaki bit PGEN-a se uzastopno uspoređuje s ulaznim signalom, a rezultat svake usporedbe sprema se u DFF2 zajedno s rastućim rubom IR-CLK-a.

U slučaju da je u adresi otkrivena bilo kakva pogreška, 3-bitni izlaz zasuna LUT5 SR mijenja se u High s ciljem sprječavanja usporedbe ostatka poruke (naredba). Ako primljena adresa odgovara pohranjenoj adresi u PGEN -u, druga polovica poruke (naredba i obrnuta naredba) usmjerena je na SPI tako da se željena naredba može pročitati i izvršiti. CNT5 i DFF5 koriste se za navođenje kraja adrese i početka naredbe gdje su ‘Brojački podaci’ CNT5 jednaki 18: 16 impulsa za adresu pored prva dva impulsa (9ms, 4.5ms).

U slučaju da je puna adresa, uključujući zaglavlje, ispravno primljena i pohranjena u IC (u PGEN -u), izlaz 3L3 ILI Gate daje signal Low na SPI -jev nCSB pin za aktiviranje. SPI stoga započinje primati naredbu.

IC SLG46620 ima 4 unutarnja registra 8-bitne duljine i stoga je moguće pohraniti četiri različite naredbe. DCMP1 se koristi za usporedbu primljene naredbe s unutarnjim registrima, a dizajniran je 2-bitni binarni brojač čiji su A1A0 izlazi spojeni na MTRX SEL # 0 i # 1 DCMP1 kako bi se uzastopno i kontinuirano uspoređivala primljena naredba sa svim registrima.

Dekoder sa zasunom konstruiran je pomoću DFF6, DFF7, DFF8 i 2L5, 2L6, 2L7. Dizajn funkcionira na sljedeći način; ako je A1A0 = 00, SPI izlaz se uspoređuje s registrom 3. Ako su obje vrijednosti jednake, DCMP1 daje visoki signal na svom izlazu EQ. Budući da je A1A0 = 00, time se aktivira 2L5, a DFF6 posljedično odašilje visoki signal koji označava da je signal uključeno/isključeno primljen. Slično, za ostale upravljačke signale, CNT7 i CNT8 su konfigurirani kao 'Oba kašnjenja rubova' za generiranje vremenske odgode i dopuštaju DCMP1 da promijeni stanje svog izlaza prije nego što vrijednost izlaza zadrže DFF -ovi.

Vrijednost naredbe za uključivanje/isključivanje pohranjena je u registru 3, naredba brojača vremena u registru 2 i naredba brzine u registru 1.

Korak 5: Brzina MUX

Za prebacivanje brzina izgrađen je 2-bitni binarni brojač čiji ulazni impuls prima vanjski gumb koji je spojen na Pin4 ili iz IC signala brzine preko P10 iz usporedbe naredbi. U početnom stanju Q1Q0 = 11 i primjenom impulsa na ulaz brojača iz 3 -bitnog LUT6, Q1Q0 uzastopno postaje 10, 01, a zatim stanje 00. 3-bitni LUT7 korišten je za preskakanje stanja 00, s obzirom da su u odabranom motoru dostupne samo tri brzine. Signal za uključivanje/isključivanje mora biti visok da bi se aktivirao proces upravljanja. Slijedom toga, ako je signal za uključivanje/isključivanje nizak, aktivirani izlaz je onemogućen i motor se isključuje kao što je prikazano na slici 6.

Korak 6: Odbrojavanje vremena

Proveden je trostepeni mjerač vremena (30 min, 60 min, 120 min). Za stvaranje upravljačke strukture 2-bitni binarni brojač prima impulse s vanjske tipke za mjerenje vremena spojene na Pin13 i iz signala IC tajmera. Brojač koristi Pipe Delay1, gdje je Out0 PD broj jednak 1, a Out1 PD broj jednak 2 odabirom obrnutog polariteta za Out1. U početnom stanju Out1, Out0 = 10, mjerač vremena je onemogućen. Nakon toga, primjenom impulsa na ulaz CK za Pipe Delay1, stanje izlaza se mijenja zaredom u 11, 01, 00, pretvarajući CNT/DLY u svako aktivirano stanje. CNT0, CNT3, CNT4 konfigurirani su za rad kao 'Rising Edge Delays' čiji ulaz potječe od izlaza CNT1, koji je konfiguriran da daje impuls svakih 10 sekundi.

Za odgodu od 30 minuta:

30 x 60 = 1800 sekundi ÷ 10sekundni intervali = 180 bita

Stoga su podaci brojača za CNT4 180, CNT3 360, a CNT0 720. Nakon isteka vremenske odgode, visoki impuls se prenosi kroz 3L14 do 3L11 uzrokujući isključenje sustava. Odbrojavanje se resetira ako se sustav isključi vanjskim gumbom spojenim na Pin12 ili signalom IR_ON/OFF.

*Umjesto elektromehaničkog releja možete koristiti triac ili poluprovodnički relej ako želite koristiti elektronički prekidač.

* Za tipke je korišten hardverski debouncer (kondenzator, otpornik).

Korak 7: Rezultati

Kao prvi korak u ocjeni dizajna, korišten je softverski simulator GreenPAK. Na ulazima su stvoreni virtualni gumbi, a nadzirane su vanjske LED diode nasuprot izlazima na razvojnoj ploči. Alat Čarobnjak signala korišten je za generiranje signala sličnog NEC formatu radi otklanjanja pogrešaka.

Generiran je signal uzorka 0x00FF5FA0, gdje je 0x00FF adresa koja odgovara obrnutoj adresi pohranjenoj u PGEN -u, a 0x5FA0 je naredba koja odgovara obrnutoj naredbi u DCMP registru 3 za upravljanje funkcijom uključivanja/isključivanja. Sustav u početnom stanju je u isključenom stanju, no nakon primjene signala primjećujemo da se sustav UKLJUČUJE. Ako je jedan bit promijenjen u adresi i signal je ponovno primijenjen, primjećujemo da se ništa ne događa (nekompatibilna adresa).

Slika 11 prikazuje ploču nakon jednokratnog pokretanja čarobnjaka za signale (s valjanom naredbom za uključivanje/isključivanje).

Zaključak

Ovaj Instructable usredotočuje se na konfiguraciju GreenPAK IC-a dizajniranog za upravljanje trostupanjskim AC motorom. Uključuje brojne funkcije, kao što su biciklističke brzine, generiranje 3-periodnog mjerača vremena i izrada IC dekodera kompatibilnog s NEC protokolom. GreenPAK je pokazao učinkovitost pri integriranju nekoliko funkcija, a sve to u jeftino IC rješenje za malu površinu.