כיצד לתכנת מפענח IR לבקרת מנועים AC רב-מהירים: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

מנועים חד-פאזיים של זרם חילופין נמצאים בדרך כלל בפריטים ביתיים כגון מאווררים, וניתן לשלוט בקלות על מהירותם בעת שימוש במספר פיתולים נפרדים למהירויות מוגדרות. במדריך זה אנו בונים בקר דיגיטלי המאפשר למשתמשים לשלוט בפונקציות כגון מהירות מנוע וזמן הפעלה. מדריך זה כולל גם מעגל מקלט אינפרא אדום התומך בפרוטוקול NEC, שבו ניתן לשלוט במנוע מכפתורי לחיצה או מאות שמתקבל על ידי משדר אינפרא אדום.

לשם כך, נעשה שימוש ב- GreenPAK ™, SLG46620 משמש כבקר בסיסי האחראי על הפונקציות המגוונות הללו: מעגל מרבב להפעלת מהירות אחת (מתוך שלוש מהירויות), טיימרים לספירה לאחור למשך שלוש תקופות ומפענח אינפרא אדום לקבל. אות אינפרא אדום חיצוני, שחולץ ומבצע פקודה רצויה.

אם נסתכל על פונקציות המעגל, נציין מספר פונקציות נפרדות בו זמנית: MUXing, תזמון ופענוח IR. היצרנים משתמשים לעתים קרובות במעגלים חשמליים רבים לבניית המעגל האלקטרוני בגלל היעדר פתרון ייחודי זמין בתוך IC אחד. השימוש ב- IC של GreenPAK מאפשר ליצרנים להשתמש בשבב אחד לצורך הכללת הרבה מהפונקציות הרצויות וכתוצאה מכך להפחית את עלות המערכת ואת הפיקוח על הייצור.

המערכת עם כל הפונקציות שלה נבדקה על מנת להבטיח פעולה תקינה. המעגל הסופי עשוי לדרוש שינויים מיוחדים או אלמנטים נוספים המותאמים למנוע הנבחר.

כדי לבדוק שהמערכת פועלת באופן נומינלי, מקרי בדיקה לתשומות נוצרו בעזרת אמולטור המעצבים של GreenPAK. ההדמיה מאמתת מקרי בדיקה שונים לתפוקות, והפונקציונליות של מפענח ה- IR מאושרת. העיצוב הסופי נבדק גם עם מנוע בפועל לאישור.

להלן תיארנו את השלבים הדרושים כדי להבין כיצד תוכנן שבב GreenPAK ליצירת מפענח IR לבקרת מנוע AC רב-מהירות. עם זאת, אם אתה רק רוצה לקבל את התוצאה של התכנות, הורד את תוכנת GreenPAK כדי לצפות בקובץ העיצוב GreenPAK שכבר הושלם. חבר את GreenPAK Development Kitto למחשב שלך והקש על התוכנית ליצירת ה- IC המותאם אישית עבור מפענח ה- IR לבקרת מנוע AC רב-מהירות.

שלב 1: מנוע מאוורר AC בעל 3 מהירויות

מנועי AC עם 3 הילוכים הם מנועים חד פאזיים המופעלים על ידי זרם חילופין. הם משמשים לעתים קרובות במגוון רחב של מכונות ביתיות כגון מאווררים מסוגים שונים (מאוורר קיר, מאוורר שולחן, מאוורר ארגז). בהשוואה למנוע DC, בקרת המהירות במנוע של זרם חילופין היא מסובכת יחסית מכיוון שתדר הזרם המועבר חייב להשתנות על מנת לשנות את מהירות המנוע. מכשירים כגון מאווררים ומכונות קירור בדרך כלל אינם דורשים פירוט עדין במהירות, אלא דורשים צעדים נפרדים כגון מהירות נמוכה, בינונית וגבוהה. עבור יישומים אלה, מנועי מאווררי AC כוללים מספר סלילים מובנים המיועדים למספר מהירויות כאשר השינוי ממהירות אחת לאחרת מתבצע על ידי הפעלת סליל המהירות הרצויה.

המנוע בו אנו משתמשים בפרויקט זה הוא מנוע AC בעל 3 מהירויות בעל 5 חוטים: 3 חוטים לבקרת מהירות, 2 חוטים להספק וקבל התחלה כפי שמוצג באיור 2 להלן. חלק מהיצרנים משתמשים בחוטים סטנדרטיים המקודדים בצבע לזיהוי פונקציות. גליון הנתונים של המנוע יציג את פרטי המנוע המסוים לזיהוי חוטים.

שלב 2: ניתוח פרויקטים

במדריך זה מוגדר GreenPAK IC לביצוע פקודה נתונה, המתקבלת ממקור כגון משדר IR או כפתור חיצוני, כדי לציין אחת משלוש פקודות:

הפעלה/כיבוי: המערכת מופעלת או כבויה בכל פרשנות של פקודה זו. המצב On/Off יתהפך עם כל קצה עולה של הפקודה On/Off.

טיימר: הטיימר מופעל למשך 30, 60 ו -120 דקות. בדופק הרביעי הטיימר כבוי, ותקופת הטיימר חוזרת למצב התזמון המקורי.

מהירות: שולט על מהירות המנוע, וחוזר ברציפות על הפלט המופעל מחוטי בחירת המהירות של המנוע (1, 2, 3).

שלב 3: מפענח IR

מעגל מפענח IR בנוי לקבל אותות ממשדר IR חיצוני ולהפעיל את הפקודה הרצויה. אימצנו את פרוטוקול NEC בגלל הפופולריות שלו בקרב היצרנים. פרוטוקול NEC משתמש ב"מרחק הדופק "לקידוד כל ביט; כל דופק לוקח 562.5 אותנו להעברה באמצעות האות של מנשא תדרים 38 קילוהרץ. שידור אות לוגי 1 דורש 2.25 אלפיות השנייה ואילו שידור אות לוגי 0 לוקח 1.125 אלפיות השנייה. איור 3 ממחיש את שידור רכבת הדופק על פי פרוטוקול NEC. הוא מורכב מתפרצת AGC של 9 ms, ואז שטח של 4.5 ms, ואז כתובת 8 סיביות, ולבסוף הפקודה של 8 סיביות. שים לב שהכתובת והפקודה מועברים פעמיים; הפעם השנייה היא השלמת 1 (כל הסיביות הפוכות) כשוויון כדי להבטיח שההודעה שהתקבלה נכונה. LSB מועבר ראשון בהודעה.

שלב 4: עיצוב GreenPAK

החלקים הרלוונטיים של ההודעה שהתקבלו חולצים במספר שלבים. ראשית, ההתחלה של ההודעה צוינה מהתפרצות AGC של 9ms באמצעות CNT2 ו- LUT1 של 2 סיביות. אם זה זוהה, אז שטח של 4.5ms יצוין באמצעות CNT6 ו- 2L2. אם הכותרת נכונה פלט DFF0 מוגדר גבוה כדי לאפשר קבלת כתובת. הבלוקים CNT9, 3L0, 3L3 ו- P DLY0 משמשים לחילוץ פעימות השעון מההודעה שהתקבלה. ערך הסיביות נלקח בקצה העולה של האות IR_CLK, 0.845ms מהקצה העולה מ- IR_IN.

לאחר מכן משווים את הכתובת המפורשת לכתובת המאוחסנת בתוך ה- PGEN באמצעות 2LUT0. 2LUT0 הוא שער XOR, ו- PGEN מאחסן את הכתובת ההפוכה. כל פיסת PGEN מושווה ברצף לאות הנכנס, וכל תוצאת השוואה מאוחסנת ב- DFF2 יחד עם הקצה העולה של IR-CLK.

במקרה וזוהתה שגיאה כלשהי בכתובת, פלט הבריח LUT5 SR 3 סיביות משתנה ל- High במטרה למנוע השוואת שאר ההודעה (הפקודה). אם הכתובת שהתקבלה תואמת את הכתובת המאוחסנת ב- PGEN, המחצית השנייה של ההודעה (פקודה ופקודה הפוכה) מופנית ל- SPI כך שניתן לקרוא ולבצע את הפקודה הרצויה. CNT5 ו- DFF5 משמשים לציון סוף הכתובת והתחלת הפקודה שבה 'נתוני נגד' של CNT5 שווה 18: 16 פולסים לכתובת בנוסף לשני הפולסים הראשונים (9ms, 4.5ms).

במקרה שהכתובת המלאה, כולל הכותרת, התקבלה ונשמרה כראוי ב- IC (ב- PGEN), פלט 3L3 OR Gate נותן את האות Low לסיכת nCSB של SPI שתופעל. כתוצאה מכך ה- SPI מתחיל לקבל את הפקודה.

ל- SLG46620 IC יש 4 אוגרים פנימיים באורך 8 סיביות ולכן ניתן לאחסן ארבע פקודות שונות. DCMP1 משמש להשוואת הפקודה שהתקבלה לרשמים הפנימיים ומתוכנן מונה בינארי של 2 סיביות שיציאות A1A0 שלו מחוברות ל- MTRX SEL # 0 ו- # 1 של DCMP1 על מנת להשוות את הפקודה שהתקבלה לכל הרשמים ברציפות ורציפות..

מפענח עם תפס נבנה באמצעות DFF6, DFF7, DFF8 ו- 2L5, 2L6, 2L7. העיצוב פועל כדלקמן; אם A1A0 = 00 פלט ה- SPI מושווה לרשם 3. אם שני הערכים שווים, DCMP1 נותן אות גבוה ביציאת ה- EQ שלו. מכיוון A1A0 = 00, זה מפעיל 2L5, וכתוצאה מכך DFF6 פולט אות גבוה המציין שהאות On/Off התקבל. באופן דומה, עבור שאר אותות הבקרה, CNT7 ו- CNT8 מוגדרים כ- 'עיכוב שני הקצוות' כדי ליצור עיכוב זמן ולאפשר ל- DCMP1 לשנות את מצב הפלט שלו לפני שערך הפלט מוחזק על ידי ה- DFFs.

הערך של פקודת הפעלה/כיבוי מאוחסן ברגיסטר 3, פקודת טיימר ברגיסט 2 ופקודת המהירות ברגיסטר 1.

שלב 5: מהירות MUX

כדי להחליף מהירויות, נבנה מונה בינארי של 2 סיביות שדופק הקלט שלו מתקבל על ידי הכפתור החיצוני המחובר ל- Pin4 או מאות מהירות IR דרך P10 ממחוון הפקודות. במצב ההתחלתי Q1Q0 = 11, ועל ידי הפעלת דופק על קלט המונה מ- 3bit LUT6, Q1Q0 הופך ברציפות ל -10, 01 ולאחר מכן למצב 00. 3 סיביות LUT7 שימשו כדי לדלג על מצב 00, בהתחשב בכך שרק שלוש מהירויות זמינות במנוע הנבחר. האות הפעלה/כיבוי חייב להיות גבוה כדי להפעיל את תהליך הבקרה. כתוצאה מכך, אם אות ההפעלה/כיבוי נמוך, הפלט המופעל מושבת והמנוע כבוי כפי שמוצג באיור 6.

שלב 6: טיימר

טיימר בן 3 תקופות (30 דקות, 60 דקות, 120 דקות) מיושם. כדי ליצור את מבנה הבקרה, מונה בינארי של 2 סיביות מקבל פולסים מכפתור טיימר חיצוני המחובר ל- Pin13 ומאות האות טיימר IR. המונה משתמש בפיגור עיכוב 1, כאשר מספר Out0 PD שווה ל- 1 ו- Out1 PD num שווה ל- 2 על ידי בחירת קוטביות הפוכה עבור Out1. במצב ההתחלתי Out1, Out0 = 10, הטיימר מושבת. לאחר מכן, על ידי הפעלת דופק על קלט CK עבור עיכוב צינור 1, מצב המוצא משתנה ל -11, 01, 00 ברציפות, והופך את ה- CNT/DLY לכל מצב מופעל. CNT0, CNT3, CNT4 הוגדרו לפעול כ'עיכובי קצה עולים 'שהקלט שלהם מקורו בפלט של CNT1, אשר מוגדר לתת דופק כל 10 שניות.

כדי לקבל עיכוב זמן של 30 דקות:

30 x 60 = 1800 שניות ÷ 10 שניות מרווח = 180 סיביות

לכן נתוני הנגד עבור CNT4 הם 180, CNT3 הם 360 ו- CNT0 הוא 720. לאחר שהסתיים עיכוב הזמן, דופק גבוה מועבר דרך 3L14 עד 3L11 וגורם למערכת להיכבות. הטיימרים מתאפסים אם המערכת כבויה על ידי הכפתור החיצוני המחובר ל- Pin12 או באמצעות האות IR_ON/OFF.

*אתה יכול להשתמש בממסר טריאק או מצב מוצק במקום ממסר אלקטרומכני אם תרצה להשתמש במתג אלקטרוני.

* שימש לחומרה (קבלים, נגד) לחומרי לחיצה.

שלב 7: תוצאות

כשלב הראשון בהערכת העיצוב, נעשה שימוש בסימולטור התוכנה של GreenPAK. כפתורים וירטואליים נוצרו בכניסות ומעקבי הלדים החיצוניים המנוגדים ליציאות בלוח הפיתוח היו במעקב. הכלי אשף האיתות שימש ליצירת אות הדומה לפורמט NEC לשם ניפוי באגים.

נוצר אות עם התבנית 0x00FF5FA0, כאשר 0x00FF היא הכתובת המתאימה לכתובת ההפוכה המאוחסנת ב- PGEN, ו- 0x5FA0 היא הפקודה המתאימה לפקודה ההפוכה ברשם 3 של DCMP לשליטה בפונקציונליות ההפעלה/כיבוי. המערכת במצב ההתחלתי נמצאת במצב OFF, אך לאחר הפעלת האות, נציין כי המערכת נדלקת. אם השתנה סיבית בודדת בכתובת והסימן הוחל מחדש, נציין ששום דבר לא קורה (כתובת לא תואמת).

איור 11 מציג את הלוח לאחר הפעלת אשף האיתות פעם אחת (עם פקודת הפעלה/כיבוי תקפה).

סיכום

מדריך זה מתמקד בתצורה של IC GreenPAK שנועד לשלוט במנוע AC בעל 3 הילוכים. הוא משלב מספר פונקציות כגון מהירויות רכיבה על אופניים, הפקת טיימר לתקופה של 3 תקופות ובניית מפענח IR התואם לפרוטוקול NEC. ה- GreenPAK הוכיח יעילות בשילוב של מספר פונקציות, הכל בפתרון IC בעלות נמוכה ושטח קטן.