Ir-avkodare för multi

Enfas växelströmsmotorer finns vanligtvis i hushållsartiklar som fläktar, och deras hastighet kan enkelt kontrolleras när flera diskreta lindningar används för inställda hastigheter. I den här artikeln bygger vi en digital styrenhet som tillåter användare att styra funktioner som motorhastighet och driftstid. Denna artikel innehåller också en infraröd mottagarkrets som stöder NEC-protokollet, där en motor kan styras från tryckknappar eller en signal som tas emot av en infraröd sändare.

För att utföra detta används en GreenPAK ™ SLG46620 IC som en baskontroll som ansvarar för dessa olika funktioner: en multiplexkrets för att aktivera en hastighet (av tre hastigheter), 3-period nedräkningstimer och en infraröd avkodare för att ta emot en extern infraröd signal som extraherar och utför önskat kommando.

Om vi ​​tittar på kretsens funktioner, noterar vi flera diskreta funktioner som används samtidigt: MUXing, timing och IR-avkodning. Tillverkare använder ofta många IC för att bygga den elektroniska kretsen på grund av bristen på en tillgänglig unik lösning inom en enda IC. Användningen av en GreenPAK IC gör det möjligt för tillverkarna att använda ett enda chip för att inkludera många av de önskade funktionerna och därmed minska systemkostnaden och tillsynen över tillverkningen.

Systemet med alla dess funktioner har testats för att säkerställa korrekt funktion. Den slutliga kretsen kan kräva speciella modifieringar eller ytterligare element skräddarsydda för vald motor.

För att kontrollera att systemet fungerar nominellt har testfall för ingångarna genererats med hjälp av GreenPAK-designeremulatorn. Emuleringen verifierar olika testfall för utgångarna, och IR-avkodarens funktion bekräftas. Den slutliga designen testas också med en faktisk motor för bekräftelse.

3-växlad AC-fläktmotor

3-växlade växelströmsmotorer är enfasmotorer som drivs av en växelström. De används ofta i ett stort antal hushållsmaskiner, såsom olika typer av fläktar (väggfläkt, bordsfläkt, lådfläkt). Jämfört med en likströmsmotor är styrhastigheten i en växelströmsmotor relativt komplicerad eftersom den levererade strömens frekvens måste ändras för att ändra motorhastigheten. Enheter som fläktar och kylmaskiner kräver vanligtvis inte fin granularitet i hastighet, men kräver diskreta steg som låga, medelhöga och höga hastigheter. För dessa applikationer har växelströmsfläktmotorer flera inbyggda spolar utformade för flera hastigheter där byte från en hastighet till en annan uppnås genom att aktivera önskad hastighetsspole.

Motorn vi använder i detta projekt är en 3-växlad växelströmsmotor som har 5 ledningar: 3 ledningar för varvtalsreglering, 2 ledningar för kraft och en startkondensator som illustreras i figur 2 nedan. Vissa tillverkare använder standardfärgkodade ledningar för funktionsidentifiering. En motors datablad visar den specifika motorns information för trådidentifiering.

Projektanalys

I den här artikeln är en GreenPAK IC konfigurerad för att utföra ett visst kommando, mottaget från en källa som en IR-sändare eller en extern knapp, för att indikera en av tre kommandon:

På / Av: systemet slås på eller av med varje tolkning av detta kommando. Tillståndet för På / Av kommer att omvändas med varje stigande kant på På / Av-kommandot.

Timer: timern används i 30, 60 och 120 minuter. Vid den fjärde pulsen stängs timern av och timerperioden återgår till det ursprungliga timingläget.

Hastighet: Styr motorns hastighet och upprepar successivt den aktiverade utgången från motorns hastighetsvalstrådar (1,2,3).

IR-avkodare

En IR-avkodarkrets är byggd för att ta emot signaler från en extern IR-sändare och för att aktivera önskat kommando. Vi antog NEC-protokollet på grund av dess popularitet bland tillverkare. NEC-protokollet använder "pulsavstånd" för att koda varje bit; varje puls tar 562,5 oss att sändas med hjälp av signalen från en 38 kHz frekvensbärare. Överföringen av en logisk 1-signal kräver 2,25 ms medan överföringen av en logisk 0-signal tar 1,125 ms. Figur 3 illustrerar pulstågsändningen enligt NEC-protokollet. Den består av 9 ms AGC burst, sedan 4,5 ms utrymme, sedan 8-bitarsadressen och slutligen 8-bitars kommandot. Observera att adressen och kommandot överförs två gånger; andra gången är 1: s komplement (alla bitar är inverterade) som paritet för att säkerställa att det mottagna meddelandet är korrekt.LSB överförs först i meddelandet.

GreenPAK Design

IC-designen byggdes i gratis GUI-baserad GreenPAK Designer Software. Den fullständiga designfilen finns här.

Det mottagna meddelandets relevanta bitar extraheras över flera steg. Till att börja med anges meddelandets början från 9 ms AGC-burst med CNT2 och 2-bitars LUT1. Om detta har upptäckts, specificeras sedan 4,5 ms utrymme via CNT6 och 2L2. Om rubriken är korrekt är DFF0-utgången inställd på Hög för att möjliggöra mottagning av adressen. Blocken CNT9, 3L0, 3L3 och P DLY0 används för att extrahera klockpulserna från det mottagna meddelandet. Bitvärdet tas vid den stigande kanten av IR_CLK-signalen, 0,845 ms från den stigande kanten från IR_IN.

Den tolkade adressen jämförs sedan med en adress lagrad i PGEN med 2LUT0. 2LUT0 är en XOR-grind och PGEN lagrar den inverterade adressen. Varje bit av PGEN jämförs sekventiellt med den inkommande signalen, och varje jämförelses resultat lagras i DFF2 tillsammans med den stigande kanten av IR-CLK.

Om något fel har upptäckts i adressen ändras 3-bitars LUT5 SR-spärrutgången till Hög för att förhindra att resten av meddelandet jämförs (kommandot). Om den mottagna adressen matchar den lagrade adressen i PGEN, dirigeras den andra halvan av meddelandet (kommando & inverterat kommando) till SPI så att önskat kommando kan läsas och köras på. CNT5 och DFF5 används för att specificera slutet på adressen och början på kommandot där 'Counter data' för CNT5 är lika med 18:16 pulser för adressen utöver de första två pulserna (9ms, 4,5ms).

Om hela adressen, inklusive rubrik, har mottagits och lagrats korrekt i IC (i PGEN), ger 3L3 ELLER Gate-utgången signalen Låg till SPI: s nCSB-stift för att aktiveras. SPI börjar följaktligen ta emot kommandot.

SLG46620 IC har fyra interna register med 8-bitars längd och det är således möjligt att lagra fyra olika kommandon. DCMP1 används för att jämföra det mottagna kommandot till de interna registren och en 2-bitars binär räknare är utformad vars A1A0-utgångar är anslutna till MTRX SEL # 0 och # 1 i DCMP1 för att jämföra det mottagna kommandot med alla register successivt och kontinuerligt.

En avkodare med spärr konstruerades med användning av DFF6, DFF7, DFF8 och 2L5, 2L6, 2L7. Designen fungerar enligt följande; om A1A0 = 00 jämförs SPI-utgången med register 3. Om båda värdena är lika ger DCMP1 en hög signal vid sin EQ-utgång. Eftersom A1A0 = 00 aktiverar detta 2L5, och DFF6 matar därför ut en hög signal som indikerar att signalen På / Av har tagits emot. På samma sätt är CNT7 och CNT8 för resten av styrsignalerna konfigurerade som 'Båda kantfördröjningar' för att generera en tidsfördröjning och låta DCMP1 ändra tillståndet för sin utgång innan värdet på utmatningen hålls av DFF: erna.

Värdet på På / Av-kommandot lagras i register 3, timer-kommandot i register 2 och hastighetskommandot i register 1.

Speed ​​MUX

För att växla hastighet byggdes en 2-bitars binär räknare vars ingångspuls tas emot av den externa knappen som är ansluten till Pin4 eller från IR-hastighetssignalen via P10 från kommandokomparatorn. I det initiala tillståndet Q1Q0 = 11 , och genom att applicera en puls på räknarens ingång från 3-bitars LUT6, blir Q1Q0 successivt 10, 01 och sedan 00-tillståndet. 3-bitars LUT7 användes för att hoppa över 00-tillstånden, med tanke på att endast tre hastigheter är tillgängliga i den valda motorn. På / av-signalen måste vara hög för att aktivera kontrollprocessen. Följaktligen, om på / av-signalen är låg, avaktiveras den aktiverade utgången och motorn stängs av som visas i figur 6.

Timer

En 3-periodstimer (30 min, 60 min, 120 min) implementeras. För att skapa kontrollstrukturen tar en 2-bitars binär räknare emot pulser från en extern timer-knapp ansluten till Pin13 och från IR-timersignalen. Räknaren använder Pipe Delay1, där Out0 PD num är lika med 1 och Out1 PD num är lika med 2 genom att välja en inverterad polaritet för Out1. I utgångsläget Out1, Out0 = 10 är timern inaktiverad. Därefter, genom att applicera en puls på ingången CK för rörfördröjning1, ändras utgångstillståndet till 11,01,00 i följd, inverterar CNT / DLY till varje aktiverat tillstånd. CNT0, CNT3, CNT4 konfigurerades för att fungera som 'Rising Edge Delays' vars ingång härstammar från utgången från CNT1, som är konfigurerad för att ge en puls var 10: e sekund.

För att ha en tidsfördröjning på 30 minuter:

30 x 60 = 1800 sekunder ÷ 10 sekunders intervall = 180 bitar

Därför är räknedata för CNT4 180, CNT3 är 360 och CNT0 är 720. När tidsfördröjningen är klar överförs en hög puls genom 3L14 till 3L11 vilket får systemet att stängas av. Timrarna återställs om systemet stängs av av den externa knappen som är ansluten till Pin12 eller av IR_ON / OFF-signalen.

* Du kan använda ett triac- eller halvledarrelä istället för ett elektromekaniskt relä om du vill använda en elektronisk omkopplare.

* En hårdvaruavvisare (kondensator, motstånd) användes för tryckknapparna.

Resultat

Som det första steget i utvärderingen av designen användes GreenPAK Software Simulator. Virtuella knappar skapades på ingångarna och de externa lysdioderna mittemot utgångarna på utvecklingskortet övervakades. Signalguideverktyget användes för att generera en signal som liknar NEC-formatet för felsökning.

En signal med mönstret 0x00FF5FA0 genererades, där 0x00FF är adressen som motsvarar den inverterade adressen lagrad i PGEN, och 0x5FA0 är kommandot som motsvarar det inverterade kommandot i DCMP-register 3 för att styra På / Av-funktionen. Systemet i initialtillståndet är i OFF-läge, men efter att signalen har applicerats noterar vi att systemet slås PÅ. Om en enda bit har ändrats i adressen och signalen applicerades igen, noterar vi att inget händer (inkompatibel adress).

Efter att ha startat Signalguiden en gång (med ett giltigt På / Av-kommando):

Slutsats

Denna artikel koncentrerar sig på konfigurationen av en GreenPAK IC utformad för att styra en 3-växlad växelströmsmotor. Den innehåller flera funktioner som cykelhastigheter, generering av en 3-periodstimer och konstruktion av en IR-avkodare som är kompatibel med NEC-protokollet. GreenPAK har visat sig vara effektiv när det gäller att integrera flera funktioner, alla i en IC-lösning med låg kostnad och små områden.