IR-dekooderin ohjelmointi moninopeuksiseen vaihtovirtamoottorin ohjaukseen: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Yksivaiheisia vaihtovirtamoottoreita löytyy tyypillisesti kotitaloustavaroista, kuten tuulettimista, ja niiden nopeutta voidaan helposti hallita, kun käytetään useita erillisiä käämiä asetetuille nopeuksille. Tässä opetusohjelmassa rakennamme digitaalisen ohjaimen, jonka avulla käyttäjät voivat hallita toimintoja, kuten moottorin nopeutta ja käyttöaikaa. Tämä opas sisältää myös infrapunavastaanotinpiirin, joka tukee NEC -protokollaa, jossa moottoria voidaan ohjata painikkeilla tai infrapunalähettimen vastaanottamasta signaalista.

Tätä varten käytetään GreenPAK ™ -laitetta, SLG46620 toimii perusohjaimena, joka vastaa näistä eri toiminnoista: multiplekseripiiri yhden nopeuden aktivoimiseksi (kolmesta nopeudesta), kolmen jakson laskurit ja infrapunadekooderi vastaanottamaan ulkoinen infrapunasignaali, joka poimii ja suorittaa halutun komennon.

Jos tarkastelemme piirin toimintoja, huomaamme useita samanaikaisesti käytettyjä erillisiä toimintoja: MUXing, ajoitus ja IR -dekoodaus. Valmistajat käyttävät usein monia mikropiirejä elektronisen piirin rakentamiseen, koska saatavilla ei ole ainutlaatuista ratkaisua yhden IC: n sisällä. GreenPAK IC: n avulla valmistajat voivat käyttää yhtä sirua monien haluttujen toimintojen sisällyttämiseksi ja siten vähentää järjestelmän kustannuksia ja valmistuksen valvontaa.

Järjestelmä ja sen kaikki toiminnot on testattu asianmukaisen toiminnan varmistamiseksi. Viimeinen piiri voi vaatia erityisiä muutoksia tai lisäelementtejä, jotka on räätälöity valitulle moottorille.

Tarkistaaksesi, että järjestelmä toimii nimellisesti, tulojen testitapaukset on luotu GreenPAK -suunnittelijaemulaattorin avulla. Emulointi tarkistaa eri testitapaukset lähdöille ja IR -dekooderin toimivuus vahvistetaan. Lopullinen rakenne testataan myös todellisella moottorilla vahvistusta varten.

Seuraavassa kuvataan vaiheet, jotka tarvitaan ymmärtämään, miten GreenPAK-siru on ohjelmoitu luomaan IR-dekooderi monen nopeuden AC-moottorin ohjaukseen. Jos haluat vain saada ohjelmoinnin tuloksen, lataa GreenPAK -ohjelmisto nähdäksesi jo valmistuneen GreenPAK -suunnittelutiedoston. Liitä GreenPAK Development Kit tietokoneeseesi ja paina ohjelmaa luodaksesi mukautetun IC: n IR-dekooderille monen nopeuden AC-moottorin ohjausta varten.

Vaihe 1: 3-nopeuksinen AC-tuuletinmoottori

3-nopeuksiset AC-moottorit ovat yksivaiheisia moottoreita, joita käytetään vaihtovirralla. Niitä käytetään usein monenlaisissa kotitalouskoneissa, kuten erityyppisissä tuulettimissa (seinä-, pöytä- ja laatikkotuuletin). Tasavirtamoottoriin verrattuna vaihtovirramoottorin nopeuden säätäminen on suhteellisen monimutkaista, koska syötetyn virran taajuuden on muututtava moottorin nopeuden muuttamiseksi. Laitteet, kuten tuulettimet ja jäähdytyskoneet, eivät yleensä vaadi hienojakoista rakeisuutta, mutta vaativat erillisiä vaiheita, kuten pieniä, keskisuuria ja suuria nopeuksia. Näitä sovelluksia varten AC-puhallinmoottoreissa on useita sisäänrakennettuja käämejä, jotka on suunniteltu useille nopeuksille, joissa nopeuden vaihtaminen toiseen suoritetaan syöttämällä halutun nopeuden kela.

Tässä projektissa käyttämämme moottori on 3-nopeuksinen AC-moottori, jossa on 5 johtoa: 3 johtoa nopeuden säätöön, 2 johtoa teholle ja käynnistyskondensaattori alla olevan kuvan 2 mukaisesti. Jotkut valmistajat käyttävät vakiovärikoodattuja johtoja toimintojen tunnistamiseen. Moottorin tietolomake näyttää moottorin tiedot langan tunnistamiseksi.

Vaihe 2: Hankkeen analyysi

Tässä ohjeessa GreenPAK IC on määritetty suorittamaan tietty komento, joka on vastaanotettu lähteestä, kuten IR -lähettimestä tai ulkoisesta painikkeesta, osoittamaan yhden kolmesta komennosta:

On/Off: järjestelmä kytketään päälle tai pois päältä tämän komennon jokaisen tulkinnan yhteydessä. Päälle/Pois -tila muuttuu päälle/pois -komennon jokaisella nousevalla reunalla.

Ajastin: ajastinta käytetään 30, 60 ja 120 minuuttia. Neljännellä pulssilla ajastin kytkeytyy pois päältä ja ajastin palaa alkuperäiseen ajastustilaan.

Nopeus: Säätää moottorin nopeutta toistamalla peräkkäin moottorin nopeudenvalintajohtojen aktivoidun lähdön (1, 2, 3).

Vaihe 3: IR -dekooderi

IR -dekooderipiiri on rakennettu vastaanottamaan signaaleja ulkoiselta IR -lähettimeltä ja aktivoimaan haluttu komento. Otimme käyttöön NEC -protokollan, koska se on suosittu valmistajien keskuudessa. NEC -protokolla käyttää "pulssietäisyyttä" koodaamaan jokaisen bitin; jokainen pulssi kestää 562,5 meitä lähetettäväksi käyttämällä 38 kHz: n taajuusalueen signaalia. Logiikan 1 signaalin lähettäminen vaatii 2,25 ms, kun taas logiikan 0 signaalin lähettäminen kestää 1,125 ms. Kuva 3 esittää pulssijuna -lähetystä NEC -protokollan mukaisesti. Se koostuu 9 ms: n AGC-purskeesta, sitten 4,5 ms: n avaruudesta, sitten 8-bittisestä osoitteesta ja lopulta 8-bittisestä komennosta. Huomaa, että osoite ja komento lähetetään kahdesti; toinen kerta on 1: n komplementti (kaikki bitit käännetään) pariteettina sen varmistamiseksi, että vastaanotettu viesti on oikea. LSB lähetetään ensin viestissä.

Vaihe 4: GreenPAK -suunnittelu

Vastaanotetun viestin asiaankuuluvat bitit poimitaan useista vaiheista. Aluksi sanoman alku määritetään 9 ms: n AGC-purskeesta käyttäen CNT2: ta ja 2-bittistä LUT1: tä. Jos tämä on havaittu, 4,5 ms tilaa määritetään sitten CNT6: n ja 2L2: n kautta. Jos otsikko on oikea, DFF0 -lähtö on asetettu korkeaan, jotta osoite voidaan vastaanottaa. Lohkoja CNT9, 3L0, 3L3 ja P DLY0 käytetään poimimaan kellopulssit vastaanotetusta sanomasta. Bittiarvo otetaan IR_CLK -signaalin nousevasta reunasta, 0,845 ms IR_IN: n nousevasta reunasta.

Tulkittua osoitetta verrataan sitten PGEN -järjestelmään 2LUT0: lla tallennettuun osoitteeseen. 2LUT0 on XOR -portti, ja PGEN tallentaa käänteisen osoitteen. Jokainen PGEN-bitti verrataan peräkkäin saapuvaan signaaliin, ja kunkin vertailun tulos tallennetaan DFF2: een yhdessä IR-CLK: n nousevan reunan kanssa.

Jos osoitteessa on havaittu virhe, 3-bittinen LUT5 SR -lukon ulostulo muutetaan korkeaksi, jotta estetään muun viestin (komento) vertaaminen. Jos vastaanotettu osoite vastaa PGENiin tallennettua osoitetta, viestin toinen puoli (komento ja käänteinen komento) ohjataan SPI: hen, jotta haluttu komento voidaan lukea ja suorittaa. CNT5: tä ja DFF5: tä käytetään osoitteen lopun ja komennon alun määrittämiseen, jolloin CNT5: n laskuritiedot ovat 18: 16 -pulssit osoitteelle kahden ensimmäisen pulssin (9 ms, 4,5 ms) lisäksi.

Jos koko osoite, mukaan lukien otsikko, on vastaanotettu oikein ja tallennettu IC: hen (PGEN), 3L3 OR Gate -lähtö antaa signaalin Low SPI: n nCSB -nastaan aktivoitavaksi. Näin ollen SPI alkaa vastaanottaa komentoa.

SLG46620 IC sisältää 4 sisäistä 8-bittistä rekisteriä, joten on mahdollista tallentaa neljä eri komentoa. DCMP1: tä käytetään vertaamaan vastaanotettua komentoa sisäisiin rekistereihin ja suunniteltu 2-bittinen binäärilaskuri, jonka A1A0-lähdöt on kytketty DCMP1: n MTRX SEL # 0: een ja # 1: een, jotta vastaanotettua komentoa voidaan verrata kaikkiin rekistereihin peräkkäin ja jatkuvasti.

Dekooderi salvalla rakennettiin käyttämällä DFF6, DFF7, DFF8 ja 2L5, 2L6, 2L7. Suunnittelu toimii seuraavasti; jos A1A0 = 00, SPI -lähtöä verrataan rekisteriin 3. Jos molemmat arvot ovat samat, DCMP1 antaa korkean signaalin taajuuskorjainlähdössä. Koska A1A0 = 00, tämä aktivoi 2L5: n ja DFF6 lähettää siten korkean signaalin, joka osoittaa, että signaali on/pois. Samoin muille ohjaussignaaleille CNT7 ja CNT8 on konfiguroitu 'Molempien reunojen viiveiksi', jolloin ne muodostavat aikaviiveen ja sallivat DCMP1: n muuttaa lähdön tilaa, ennen kuin DFF: t pitävät lähtöarvon.

On/Off -komennon arvo tallennetaan rekisteriin 3, ajastinkomento rekisteriin 2 ja nopeuskomento rekisteriin 1.

Vaihe 5: Nopeus MUX

Nopeuksien vaihtamiseksi rakennettiin 2-bittinen binäärilaskuri, jonka tulopulssin vastaanottaa ulkoinen painike, joka on kytketty Pin4: ään tai IR-nopeussignaalista P10: n kautta komentovertailijalta. Alkutilassa Q1Q0 = 11 ja käyttämällä pulssia laskurin tuloon 3 -bittisestä LUT6: sta, Q1Q0 tulee peräkkäin 10, 01 ja sitten tila 00. 3-bittistä LUT7: tä käytettiin 00-tilan ohittamiseen, koska valitulla moottorilla on käytettävissä vain kolme nopeutta. On/Off -signaalin on oltava korkea, jotta ohjausprosessi voidaan aktivoida. Näin ollen, jos On/Off -signaali on matala, aktivoitu lähtö poistetaan käytöstä ja moottori sammutetaan kuvan 6 mukaisesti.

Vaihe 6: Ajastin

Kolmen jakson ajastin (30 min, 60 min, 120 min) on toteutettu. Ohjausrakenteen luomiseksi 2-bittinen binäärilaskuri vastaanottaa pulsseja ulkoiseen ajastinpainikkeeseen, joka on kytketty Pin13: een, ja IR-ajastinsignaalista. Laskuri käyttää putkiviivettä1, jossa lähtö0 PD -luku on 1 ja lähtö1 PD -luku 2, kun valitaan käänteinen napaisuus lähdölle1. Alkutilassa Out1, Out0 = 10 ajastin ei ole käytössä. Sen jälkeen, kun syötetään pulssi tuloon CK putkiviiveelle 1, lähtötila muuttuu 11, 01, 00 peräkkäin, kääntäen CNT/DLY jokaiseen aktivoituun tilaan. CNT0, CNT3, CNT4 määritettiin toimimaan "nousevina viiveinä", joiden tulo on peräisin CNT1 -lähdöstä, joka on määritetty antamaan pulssi 10 sekunnin välein.

30 minuutin viive:

30 x 60 = 1800 sekuntia ÷ 10 sekunnin välein = 180 bittiä

Siksi CNT4: n laskuritiedot ovat 180, CNT3 on 360 ja CNT0 on 720. Kun aikaviive on päättynyt, korkea pulssi lähetetään 3L14 - 3L11 kautta, jolloin järjestelmä sammuu. Ajastimet nollataan, jos järjestelmä kytketään pois päältä liittimeen 12 kytketystä ulkoisesta painikkeesta tai IR_ON/OFF -signaalista.

*Jos haluat käyttää elektronista kytkintä, voit käyttää sähkö- tai puolijohdereleitä sähkömekaanisen releen sijaan.

* Painikkeissa käytettiin laitteiston purkulaitetta (kondensaattori, vastus).

Vaihe 7: Tulokset

Ensimmäisenä vaiheena suunnittelun arvioinnissa käytettiin GreenPAK -ohjelmistosimulaattoria. Tuloihin luotiin virtuaalisia painikkeita ja kehityskortin ulostuloja vastaavia ulkoisia LED -valoja seurattiin. Signal Wizard -työkalua käytettiin NEC -muodon kaltaisen signaalin luomiseen virheenkorjauksen vuoksi.

Luotiin signaali, jonka kuvio on 0x00FF5FA0, jossa 0x00FF on osoite, joka vastaa PGENiin tallennettua käänteistä osoitetta, ja 0x5FA0 on komento, joka vastaa käänteistä komentoa DCMP -rekisterissä 3 ohjaamaan On/Off -toimintoa. Järjestelmä on alkutilassa OFF -tilassa, mutta signaalin antamisen jälkeen huomaamme, että järjestelmä kytkeytyy päälle. Jos yksi bitti on muutettu osoitteessa ja signaali syötettiin uudelleen, huomaamme, että mitään ei tapahdu (yhteensopimaton osoite).

Kuva 11 esittää taulua ohjatun signaalitoiminnon käynnistämisen jälkeen (voimassa oleva On/Off -komento).

Johtopäätös

Tämä ohjekirja keskittyy GreenPAK IC: n kokoonpanoon, joka on suunniteltu ohjaamaan 3-nopeuksista vaihtovirtamoottoria. Se sisältää useita toimintoja, kuten pyöräilynopeudet, kolmen jakson ajastimen luomisen ja NEC-protokollan kanssa yhteensopivan IR-dekooderin rakentamisen. GreenPAK on osoittanut tehokkuutensa integroitaessa useita toimintoja edulliseen ja pienen alueen IC -ratkaisuun.