Cum se programează un decodor IR pentru controlul motorului cu curent alternativ cu mai multe viteze: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Motoarele de curent alternativ monofazate se găsesc în mod obișnuit în articole de uz casnic, cum ar fi ventilatoarele, iar viteza lor poate fi controlată cu ușurință atunci când se utilizează un număr de înfășurări discrete pentru viteze setate. În acest Instructable construim un controler digital care permite utilizatorilor să controleze funcții precum viteza motorului și timpul de funcționare. Acest instructabil include, de asemenea, un circuit receptor infraroșu care acceptă protocolul NEC, unde un motor poate fi controlat de la butoane sau de la un semnal primit de un transmițător infraroșu.

Pentru a realiza acest lucru, se folosește un GreenPAK ™, SLG46620 servește ca un controler de bază responsabil de aceste funcții diverse: un circuit multiplex pentru a activa o viteză (din trei viteze), temporizatoare de 3 numărătoare inversă și un decodor cu infraroșu pentru a primi un semnal infraroșu extern, care extrage și execută comanda dorită.

Dacă ne uităm la funcțiile circuitului, observăm mai multe funcții discrete utilizate simultan: MUXing, sincronizare și decodare IR. Producătorii folosesc adesea mai multe circuite integrate pentru construirea circuitului electronic din cauza lipsei unei soluții unice disponibile într-un singur IC. Utilizarea unui IC GreenPAK permite producătorilor să folosească un singur cip pentru a include multe dintre funcțiile dorite și, prin urmare, să reducă costul sistemului și supravegherea producției.

Sistemul cu toate funcțiile sale a fost testat pentru a asigura funcționarea corectă. Circuitul final poate necesita modificări speciale sau elemente suplimentare adaptate motorului ales.

Pentru a verifica dacă sistemul funcționează nominal, au fost generate cazuri de testare pentru intrări cu ajutorul emulatorului de proiectare GreenPAK. Emularea verifică diferite cazuri de test pentru ieșiri și funcționalitatea decodorului IR este confirmată. Proiectul final este, de asemenea, testat cu un motor propriu-zis pentru confirmare.

Mai jos am descris pașii necesari pentru a înțelege cum a fost programat cipul GreenPAK pentru a crea decodor IR pentru controlul motorului de curent alternativ cu mai multe viteze. Cu toate acestea, dacă doriți doar să obțineți rezultatul programării, descărcați software-ul GreenPAK pentru a vizualiza fișierul de proiectare GreenPAK deja finalizat. Conectați GreenPAK Development Kitto computerul dvs. și apăsați programul pentru a crea un IC personalizat pentru decodorul IR pentru controlul motorului de curent alternativ cu mai multe viteze.

Pasul 1: Motor ventilator de curent alternativ cu 3 trepte

Motoarele de curent alternativ cu 3 trepte sunt motoare monofazate acționate de un curent alternativ. Acestea sunt adesea utilizate într-o mare varietate de mașini de uz casnic, cum ar fi diferite tipuri de ventilatoare (ventilator de perete, ventilator de masă, ventilator de cutie). În comparație cu un motor DC, controlul vitezei într-un motor de curent alternativ este relativ complicat, deoarece frecvența curentului livrat trebuie să se schimbe pentru a modifica viteza motorului. Aparatele precum ventilatoarele și mașinile frigorifice nu necesită de obicei o granularitate fină a vitezei, dar necesită pași discreți, cum ar fi viteza mică, medie și mare. Pentru aceste aplicații, motoarele ventilatorului de curent alternativ au un număr de bobine încorporate proiectate pentru mai multe viteze, în cazul în care schimbarea de la o viteză la alta se realizează prin alimentarea bobinei de viteză dorită.

Motorul pe care îl folosim în acest proiect este un motor de curent alternativ cu 3 trepte care are 5 fire: 3 fire pentru controlul vitezei, 2 fire pentru alimentare și un condensator de pornire așa cum este ilustrat în Figura 2 de mai jos. Unii producători folosesc fire standard codate prin culoare pentru identificarea funcției. Fișa tehnică a motorului va afișa informațiile specifice motorului pentru identificarea firului.

Pasul 2: Analiza proiectului

În acest instructabil, un IC GreenPAK este configurat pentru a executa o comandă dată, primită de la o sursă, cum ar fi un transmițător IR sau un buton extern, pentru a indica una dintre cele trei comenzi:

On / Off: sistemul este pornit sau oprit cu fiecare interpretare a acestei comenzi. Starea On / Off va fi inversată cu fiecare margine ascendentă a comenzii On / Off.

Temporizator: temporizatorul este acționat timp de 30, 60 și 120 de minute. La al patrulea impuls, temporizatorul este oprit, iar perioada temporizatorului revine la starea inițială de sincronizare.

Viteză: controlează viteza motorului, iterând succesiv ieșirea activată de la firele de selectare a vitezei motorului (1, 2, 3).

Pasul 3: Decodor IR

Un circuit decodor IR este construit pentru a primi semnale de la un transmițător IR extern și pentru a activa comanda dorită. Am adoptat protocolul NEC datorită popularității sale în rândul producătorilor. Protocolul NEC folosește „distanța pulsului” pentru a codifica fiecare bit; fiecare impuls necesită 562,5 noi pentru a fi transmis utilizând semnalul unui purtător de frecvență de 38 kHz. Transmiterea unui semnal logic 1 necesită 2,25 ms în timp ce transmiterea unui semnal logic 0 durează 1,125 ms. Figura 3 ilustrează transmisia trenului de impulsuri conform protocolului NEC. Se compune din explozie AGC de 9 ms, apoi spațiu de 4,5 ms, apoi adresa de 8 biți și, în final, comanda de 8 biți. Rețineți că adresa și comanda sunt transmise de două ori; a doua oară este complementul lui 1 (toți biții sunt inversați) ca paritate pentru a se asigura că mesajul primit este corect. LSB este transmis mai întâi în mesaj.

Pasul 4: Proiectare GreenPAK

Biții relevanți ai mesajului primit sunt extrasați pe mai multe etape. Pentru început, începutul mesajului este specificat de la explozia AGC de 9 ms folosind CNT2 și LUT1 pe 2 biți. Dacă acest lucru a fost detectat, se specifică 4,5 ms spațiu prin CNT6 și 2L2. Dacă antetul este corect, ieșirea DFF0 este setată High pentru a permite recepția adresei. Blocurile CNT9, 3L0, 3L3 și P DLY0 sunt utilizate pentru a extrage impulsurile de ceas din mesajul primit. Valoarea bitului este luată la marginea ascendentă a semnalului IR_CLK, la 0,845 ms de marginea ascendentă de la IR_IN.

Adresa interpretată este apoi comparată cu o adresă stocată în PGEN folosind 2LUT0. 2LUT0 este o poartă XOR, iar PGEN stochează adresa inversată. Fiecare bit al PGEN este comparat secvențial cu semnalul primit și rezultatul fiecărei comparații este stocat în DFF2 împreună cu marginea ascendentă a IR-CLK.

În cazul în care a fost detectată vreo eroare la adresă, ieșirea de blocare LUT5 SR pe 3 biți este schimbată la Înalt cu scopul de a împiedica compararea restului mesajului (comanda). Dacă adresa primită se potrivește cu adresa stocată în PGEN, a doua jumătate a mesajului (comandă și comandă inversată) este direcționată către SPI, astfel încât comanda dorită să poată fi citită și executată. CNT5 și DFF5 sunt folosite pentru a specifica sfârșitul adresei și începutul comenzii în care „Contor date” din CNT5 este egal cu 18: 16 impulsuri pentru adresă în plus față de primele două impulsuri (9ms, 4,5ms).

În cazul în care adresa completă, inclusiv antetul, a fost recepționată și stocată corect în IC (în PGEN), ieșirea 3L3 OR Gate dă semnalul Low la pinul nCSB al SPI pentru a fi activat. În consecință, SPI începe să primească comanda.

SLG46620 IC are 4 registre interne cu o lungime de 8 biți și este astfel posibilă stocarea a patru comenzi diferite. DCMP1 este utilizat pentru a compara comanda primită cu registrele interne și este proiectat un contor binar de 2 biți ale cărui ieșiri A1A0 sunt conectate la MTRX SEL # 0 și # 1 din DCMP1 pentru a compara comanda primită la toate registrele succesiv și continuu.

Un decodor cu zăvor a fost construit folosind DFF6, DFF7, DFF8 și 2L5, 2L6, 2L7. Proiectarea funcționează după cum urmează; dacă A1A0 = 00 ieșirea SPI este comparată cu registrul 3. Dacă ambele valori sunt egale, DCMP1 dă un semnal înalt la ieșirea sa EQ. Din moment ce A1A0 = 00, acest lucru activează 2L5 și, în consecință, DFF6 emite un semnal înalt indicând faptul că semnalul On / Off a fost primit. În mod similar, pentru restul semnalelor de control, CNT7 și CNT8 sunt configurate ca „Ambele întârzieri de margine” pentru a genera o întârziere și pentru a permite DCMP1 să schimbe starea ieșirii sale înainte ca valoarea ieșirii să fie deținută de DFF-uri.

Valoarea comenzii On / Off este stocată în registrul 3, comanda temporizatorului în registrul 2 și comanda de viteză în registrul 1.

Pasul 5: Speed MUX

Pentru a comuta viteza, a fost construit un contor binar de 2 biți al cărui impuls de intrare este primit de butonul extern care este conectat la Pin4 sau de la semnalul de viteză IR prin P10 de la comparatorul de comandă. În starea inițială Q1Q0 = 11 și prin aplicarea unui impuls pe intrarea contorului de la 3 biți LUT6, Q1Q0 devine succesiv 10, 01 și apoi starea 00. LUT7 pe 3 biți a fost folosit pentru a trece peste starea 00, dat fiind că doar trei viteze sunt disponibile în motorul ales. Semnalul On / Off trebuie să fie ridicat pentru a activa procesul de control. În consecință, dacă semnalul On / Off este scăzut, ieșirea activată este dezactivată și motorul este oprit așa cum se arată în Figura 6.

Pasul 6: Cronometru

Este implementat un temporizator de 3 perioade (30 min, 60 min, 120 min). Pentru a crea structura de control, un contor binar de 2 biți primește impulsuri de la un buton Timer extern conectat la Pin13 și de la semnalul IR Timer. Contorul utilizează Pipe Delay1, unde Out0 PD num este egal cu 1 și Out1 PD num este egal cu 2 prin selectarea unei polarități inversate pentru Out1. În starea inițială Out1, Out0 = 10, temporizatorul este dezactivat. După aceea, aplicând un impuls pe intrarea CK pentru Pipe Delay1, starea de ieșire se schimbă la 11, 01, 00 succesiv, inversând CNT / DLY în fiecare stare activată. CNT0, CNT3, CNT4 au fost configurate să funcționeze ca „Rising Edge Delays” a căror intrare provine de la ieșirea CNT1, care este configurată pentru a da un impuls la fiecare 10 secunde.

Pentru a avea o întârziere de 30 de minute:

30 x 60 = 1800 secunde ÷ 10 secunde intervale = 180 biți

Prin urmare, datele de contor pentru CNT4 sunt 180, CNT3 este 360 și CNT0 este 720. Odată ce întârzierea sa terminat, un impuls înalt este transmis prin 3L14 până la 3L11, ceea ce determină oprirea sistemului. Temporizatoarele sunt resetate dacă sistemul este oprit de butonul extern conectat la Pin12 sau de semnalul IR_ON / OFF.

* Puteți utiliza un releu triac sau solid, în loc de releu electromecanic, dacă doriți să utilizați un comutator electronic.

* Un buton de dezactivare hardware (condensator, rezistor) a fost folosit pentru butoane.

Pasul 7: Rezultate

Ca prim pas în evaluarea designului, a fost utilizat GreenPAK Software Simulator. Butoanele virtuale au fost create pe intrări și LED-urile externe opuse ieșirilor de pe placa de dezvoltare au fost monitorizate. Instrumentul Signal Wizard a fost folosit pentru a genera un semnal similar cu formatul NEC de dragul depanării.

A fost generat un semnal cu modelul 0x00FF5FA0, unde 0x00FF este adresa corespunzătoare adresei inversate stocate în PGEN, iar 0x5FA0 este comanda corespunzătoare comenzii inversate în registrul DCMP 3 pentru a controla funcționalitatea On / Off. Sistemul în starea inițială este în starea OFF, dar după aplicarea semnalului, observăm că sistemul se aprinde. Dacă un singur bit a fost modificat în adresă și semnalul a fost reaplicat, observăm că nu se întâmplă nimic (adresă incompatibilă).

Figura 11 prezintă placa după pornirea Expertului de semnal pentru o singură dată (cu comanda validă Pornit / Oprit).

Concluzie

Acest instructable se axează pe configurația unui IC GreenPAK conceput pentru a controla un motor de curent alternativ cu 3 trepte. Incorporează o serie de funcții, cum ar fi viteze de ciclism, generarea unui temporizator de 3 perioade și construirea unui decodor IR compatibil cu protocolul NEC. GreenPAK a demonstrat eficacitatea la integrarea mai multor funcții, toate într-o soluție IC cu cost redus și zonă mică.