Kako programirati IC dekoder za upravljanje višebrzinskim motorom naizmjenične struje: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Jednofazni motori naizmjenične struje obično se nalaze u kućanskim predmetima kao što su ventilatori, a njihova se brzina može lako kontrolirati ako se za određene brzine koriste brojni diskretni namoti. U ovom Instructable -u 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.

Da bi se to postiglo, koristi se GreenPAK ™, SLG46620 služi kao osnovni kontroler zadužen za ove različite funkcije: multipleksni krug za aktiviranje jedne brzine (od tri brzine), 3-periodni tajmeri za odbrojavanje i infracrveni dekoder za prijem vanjski infracrveni signal, koji izdvaja i izvršava željenu naredbu.

Ako pogledamo funkcije kola, primjećujemo nekoliko diskretnih funkcija koje se istovremeno koriste: MUXing, mjerenje vremena i IC dekodiranje. Proizvođači često koriste mnoge IC -ove za izgradnju elektroničkog kola zbog nedostatka dostupnog jedinstvenog rješenja unutar jedne IC. Korištenje GreenPAK IC -a omogućava proizvođačima da upotrijebe jedan čip za uključivanje mnogih željenih funkcija i posljedično smanje sistemske troškove i nadzor proizvodnje.

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

Da bi se provjerilo da li sistem radi nominalno, uz pomoć GreenPAK dizajnerskog emulatora generirani su testni slučajevi za ulaze. Emulacijom se provjeravaju različiti test slučajevi za izlaze, a funkcionalnost IC dekodera je potvrđena. Konačni dizajn se također testira sa stvarnim motorom radi potvrde.

U nastavku smo opisali korake koje je potrebno razumjeti kako je GreenPAK čip programiran za stvaranje IC dekodera za upravljanje višebrzinskim AC motorom. Međutim, ako samo želite dobiti rezultat programiranja, preuzmite GreenPAK softver da biste vidjeli već završenu GreenPAK datoteku za dizajn. 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

Motori sa 3 brzine naizmenične struje su jednofazni motori koji rade naizmeničnom strujom. Često se koriste u raznim kućanskim mašinama, kao što su razne vrste ventilatora (zidni ventilator, stolni ventilator, ventilator sa kutijom). 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 kao što su ventilatori i rashladni strojevi 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, pri čemu se promjena s jedne na drugu brzinu postiže napajanjem zavojnice željene brzine.

Motor koji koristimo u ovom projektu je trobrzinski motor naizmjenične struje 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 prikazuje 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: sistem se uključuje ili isključuje pri svakoj interpretaciji ove naredbe. Stanje Uključeno/Isključeno će se poništiti sa svakom rastućom ivicom naredbe Uključeno/Isključeno.

Tajmer: Tajmer radi 30, 60 i 120 minuta. Pri četvrtom impulsu tajmer se isključuje, a vremenski period se vraća u prvobitno stanje mjerenja vremena.

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

Korak 3: IC dekoder

Krug IC dekodera izgrađen je za prijem signala sa vanjskog IC odašiljača i za aktiviranje željene naredbe. Usvojili smo NEC protokol 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 nosioca 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 tačna. LSB se prvo prenosi u poruci.

Korak 4: GreenPAK dizajn

Relevantni bitovi primljene poruke izdvajaju se u nekoliko faza. Za početak, početak poruke je specificiran iz 9ms AGC serije koristeći CNT2 i 2-bitni LUT1. Ako je to otkriveno, prostor od 4,5 ms tada se navodi kroz CNT6 i 2L2. 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 se uzima na rastućoj ivici IR_CLK signala, 0,845ms od rastuće ivice na IR_IN.

Interpretirana adresa se zatim uspoređuje s adresom pohranjenom u PGEN -u pomoću 2LUT0. 2LUT0 je XOR kapija, a PGEN pohranjuje obrnutu adresu. Svaki bit PGEN-a se uzastopno upoređuje sa ulaznim signalom, a rezultat svakog poređenja se skladišti u DFF2 zajedno sa rastućom ivicom IR-CLK-a.

U slučaju da je na adresi otkrivena bilo kakva greška, 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) se usmjerava 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 koji treba aktivirati. SPI posljedično počinje primati naredbu.

IC SLG46620 ima 4 interna registra od 8 bita, pa je moguće pohraniti četiri različite komande. DCMP1 se koristi za usporedbu primljene naredbe s internim 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, ovo aktivira 2L5, a DFF6 posljedično emitira signal visokog signala koji označava da je signal uključeno/isključeno primljen. Slično, za ostale upravljačke signale, CNT7 i CNT8 su konfigurirani kao 'Oba kašnjenja ivice' kako bi generirali vremensko kašnjenje i omogućili 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 tajmera 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 vanjsko dugme koje je spojeno na Pin4 ili iz IC signala brzine preko P10 iz komparatora 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 samo tri brzine dostupne u odabranom motoru. 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: Tajmer

Implementiran je trostepeni tajmer (30 min, 60 min, 120 min). Za kreiranje upravljačke strukture 2-bitni binarni brojač prima impulse iz vanjskog dugmeta za mjerenje vremena povezanog 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 u 11, 01, 00 uzastopno, pretvarajući CNT/DLY u svako aktivirano stanje. CNT0, CNT3, CNT4 konfigurirani su za rad kao 'Rising Edge Delays' čiji ulaz dolazi iz izlaza CNT1, koji je konfiguriran da daje impuls svakih 10 sekundi.

Da biste imali kašnjenje 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 vremenskog kašnjenja, visoki impuls se prenosi kroz 3L14 do 3L11 uzrokujući isključivanje sistema. Tajmeri se resetiraju ako se sistem isključi vanjskim gumbom spojenim na Pin12 ili IR_ON/OFF signalom.

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

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

Korak 7: Rezultati

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

Generiran je signal uzorka 0x00FF5FA0, gdje 0x00FF je adresa koja odgovara obrnutoj adresi pohranjenoj u PGEN -u, a 0x5FA0 je naredba koja odgovara obrnutoj naredbi u DCMP registru 3 za kontrolu funkcije uključivanja/isključivanja. Sistem u početnom stanju je u isključenom stanju, ali nakon primjene signala primjećujemo da se sistem 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 se fokusira na konfiguraciju GreenPAK IC-a dizajniranog za upravljanje trostupanjskim AC motorom. Uključuje brojne funkcije, kao što su biciklističke brzine, generiranje trostepenog mjerača vremena i konstruiranje IC dekodera kompatibilnog s NEC protokolom. GreenPAK je pokazao efikasnost u integriranju nekoliko funkcija, a sve to u jeftino IC rješenje za malu površinu.