- 3-pakāpju maiņstrāvas ventilatora motors
- Projekta analīze
- IR dekoders
- GreenPAK dizains
- Ātrums MUX
- Taimeris
- Rezultāti
- Secinājums
Vienfāzes maiņstrāvas motori parasti ir sadzīves priekšmetos, piemēram, ventilatoros, un to ātrumu var viegli kontrolēt, ja iestatītajam ātrumam tiek izmantoti vairāki diskrēti tinumi. Šajā rakstā mēs izveidojam digitālo kontrolieri, kas ļauj lietotājiem kontrolēt tādas funkcijas kā motora ātrums un darbības laiks. Šajā rakstā ir iekļauta arī infrasarkanā uztvērēja ķēde, kas atbalsta NEC protokolu, kur motoru var vadīt, izmantojot spiedpogas vai signālu, ko saņem infrasarkanais raidītājs.
Lai to paveiktu, GreenPAK ™ SLG46620 IC tiek izmantots kā pamata kontrolieris, kas atbild par šīm daudzveidīgajām funkcijām: multipleksas shēma viena ātruma (no trim ātrumiem) aktivizēšanai, 3 periodu atpakaļskaitīšanas taimeri un infrasarkanais dekoders, lai ārējais infrasarkanais signāls, kas iegūst un izpilda vēlamo komandu.
Ja paskatāmies uz ķēdes funkcijām, mēs atzīmējam vairākas vienlaikus izmantotas diskrētas funkcijas: MUXing, laiks un IR dekodēšana. Ražotāji bieži izmanto daudzus IC elektroniskās shēmas veidošanai, jo vienā mikroshēmā trūkst pieejama unikāla risinājuma. GreenPAK IC izmantošana ļauj ražotājiem izmantot vienu mikroshēmu, lai iekļautu daudzas vēlamās funkcijas, tādējādi samazinot sistēmas izmaksas un ražošanas uzraudzību.
Sistēma ar visām funkcijām ir pārbaudīta, lai nodrošinātu pareizu darbību. Pēdējai ķēdei var būt nepieciešamas īpašas modifikācijas vai papildu elementi, kas pielāgoti izvēlētajam motoram.
Lai pārbaudītu, vai sistēma darbojas nomināli, ar GreenPAK dizainera emulatora palīdzību ir izveidoti izejvielu pārbaudes gadījumi. Emulācija pārbauda dažādus izejas testa gadījumus, un IR dekodera funkcionalitāte tiek apstiprināta. Galīgais dizains tiek pārbaudīts arī ar faktisko motoru apstiprināšanai.
3-pakāpju maiņstrāvas ventilatora motors
3 pakāpju maiņstrāvas motori ir vienfāzes motori, kurus darbina maiņstrāva. Tos bieži izmanto visdažādākajās mājsaimniecības mašīnās, piemēram, dažāda veida ventilatoros (sienas ventilators, galda ventilators, kastes ventilators). Salīdzinot ar līdzstrāvas motoru, ātruma regulēšana maiņstrāvas motorā ir samērā sarežģīta, jo piegādātās strāvas frekvencei ir jāmainās, lai mainītu motora ātrumu. Ierīcēm, piemēram, ventilatoriem un saldēšanas mašīnām, parasti nav nepieciešama smalka ātruma precizitāte, bet tām ir nepieciešamas atsevišķas darbības, piemēram, mazs, vidējs un liels ātrums. Šīm vajadzībām maiņstrāvas ventilatora motoriem ir vairākas iebūvētas spoles, kas paredzētas vairākiem ātrumiem, kur pāreja no viena ātruma uz citu tiek panākta, aktivizējot vēlamā ātruma spoli.
Motors, ko mēs izmantojam šajā projektā, ir 3 ātrumu maiņstrāvas motors, kuram ir 5 vadi: 3 vadi ātruma kontrolei, 2 vadi strāvai un starta kondensators, kā parādīts 2. attēlā. Daži ražotāji funkciju identificēšanai izmanto standarta ar krāsu kodētus vadus. Motora datu lapā tiks parādīta konkrētā motora informācija vadu identifikācijai.
Projekta analīze
Šajā rakstā GreenPAK IC ir konfigurēts izpildīt norādīto komandu, kas saņemta no avota, piemēram, IR raidītāja vai ārējās pogas, lai norādītu vienu no trim komandām:
Ieslēgt / izslēgt: sistēma tiek ieslēgta vai izslēgta ar katru šīs komandas interpretāciju. Ieslēgšanas / izslēgšanas stāvoklis tiks mainīts ar katru ieslēgšanas / izslēgšanas komandas augšējo malu.
Taimeris: taimeris darbojas 30, 60 un 120 minūtes. Pēc ceturtā impulsa taimeris tiek izslēgts, un taimera periods atgriežas sākotnējā laika stāvoklī.
Ātrums: kontrolē motora ātrumu, secīgi atkārtojot aktivēto izeju no motora ātruma izvēles vadiem (1,2,3).
IR dekoders
IR dekodētāja ķēde ir izveidota, lai uztvertu signālus no ārējā IR raidītāja un aktivizētu vēlamo komandu. Mēs pieņēmām NEC protokolu, jo tas ir populārs ražotāju vidū. NEC protokols izmanto "impulsa attālumu", lai kodētu katru bitu; katram impulsam mums jāpārsūta 562,5 punkti, izmantojot 38 kHz frekvences nesēja signālu. 1. loģiskā signāla pārraidei nepieciešama 2,25 ms, savukārt loģiskā 0 signāla pārraidei - 1,125 ms. 3. attēlā parādīta impulsa vilciena pārraide saskaņā ar NEC protokolu. Tas sastāv no 9 ms AGC sērijas, pēc tam 4,5 ms atstarpes, tad 8 bitu adreses un visbeidzot no 8 bitu komandas. Ņemiet vērā, ka adrese un komanda tiek pārsūtītas divas reizes; otrais laiks ir 1 papildinājums (visi biti ir apgriezti) kā paritāte, lai nodrošinātu saņemtā ziņojuma pareizību.LSB vispirms tiek pārsūtīts ziņojumā.
GreenPAK dizains
IC dizains tika uzbūvēts bezmaksas GUI balstītā GreenPAK Designer programmatūrā. Pilns dizaina fails ir atrodams šeit.
Saņemtā ziņojuma attiecīgie biti tiek iegūti vairākos posmos. Lai sāktu, ziņojuma sākums tiek norādīts no 9ms AGC sērijas, izmantojot CNT2 un 2 bitu LUT1. Ja tas ir konstatēts, caur CNT6 un 2L2 tiek norādīta 4,5 ms vieta. Ja galvene ir pareiza, DFF0 izeja ir iestatīta kā Augsta, lai ļautu saņemt adresi. Bloki CNT9, 3L0, 3L3 un P DLY0 tiek izmantoti pulksteņa impulsu izdalīšanai no saņemtā ziņojuma. Bitu vērtība tiek ņemta pie IR_CLK signāla augšējās malas, 0,845 ms no augšējās malas no IR_IN.
Interpretētā adrese pēc tam tiek salīdzināta ar adresi, kas saglabāta PGEN, izmantojot 2LUT0. 2LUT0 ir XOR vārti, un PGEN saglabā apgriezto adresi. Katru PGEN bitu secīgi salīdzina ar ienākošo signālu, un katra salīdzinājuma rezultāts tiek saglabāts DFF2 kopā ar IR-CLK augšējo malu.
Gadījumā, ja adresē ir konstatēta kļūda, 3 bitu LUT5 SR fiksatora izeja tiek mainīta uz High, lai novērstu pārējā ziņojuma (komandas) salīdzināšanu. Ja saņemtā adrese sakrīt ar PGEN saglabāto adresi, ziņojuma otrā puse (komanda un apgrieztā komanda) tiek novirzīta uz SPI, lai vēlamo komandu varētu izlasīt un izpildīt. CNT5 un DFF5 tiek izmantoti, lai norādītu adreses beigas un komandas sākumu, kur CNT5 skaitītāja dati ir vienādi ar adreses 18:16 impulsiem papildus pirmajiem diviem impulsiem (9 ms, 4,5 ms).
Ja pilnā adrese, ieskaitot galveni, ir pareizi saņemta un saglabāta IC (PGEN), 3L3 OR Gate izeja dod signālu Zems, lai SPI nCSB tapa tiktu aktivizēta. SPI līdz ar to sāk saņemt komandu.
SLG46620 IC ir 4 iekšējie reģistri ar 8 bitu garumu, un tādējādi ir iespējams saglabāt četras dažādas komandas. DCMP1 tiek izmantots, lai salīdzinātu saņemto komandu ar iekšējiem reģistriem, un tiek izstrādāts 2 bitu binārs skaitītājs, kura A1A0 izejas ir savienotas ar DCMP1 MTRX SEL # 0 un # 1, lai saņemto komandu pēc kārtas un nepārtraukti salīdzinātu ar visiem reģistriem.
Dekoders ar fiksatoru tika konstruēts, izmantojot DFF6, DFF7, DFF8 un 2L5, 2L6, 2L7. Dizains darbojas šādi; ja A1A0 = 00 , SPI izeju salīdzina ar 3. reģistru. Ja abas vērtības ir vienādas, DCMP1 pie EQ izejas dod augstu signālu. Tā kā A1A0 = 00 , tas aktivizē 2L5, un DFF6 rezultātā tiek izvadīts augsts signāls, kas norāda, ka signāls ieslēgts / izslēgts ir saņemts. Līdzīgi pārējiem vadības signāliem CNT7 un CNT8 ir konfigurēti kā “Both Edge Delay”, lai ģenerētu laika aizturi un ļautu DCMP1 mainīt izejas stāvokli, pirms izejas vērtību tur DFF.
Ieslēgšanas / izslēgšanas komandas vērtība tiek saglabāta 3. reģistrā, taimera komanda 2. reģistrā un ātruma komanda 1. reģistrā.
Ātrums MUX
Lai pārslēgtu ātrumu, tika izveidots 2 bitu binārs skaitītājs, kura ieejas impulsu uztver ārējā poga, kas savienota ar Pin4, vai no IR ātruma signāla caur P10 no komandu salīdzinātāja. Sākotnējā stāvoklī Q1Q0 = 11 un, pielietojot impulsu skaitītāja ieejai no 3 bitu LUT6, Q1Q0 secīgi kļūst par 10, 01 un pēc tam par 00 stāvokli. Lai izlaistu 00 stāvokļus, tika izmantots 3 bitu LUT7, ņemot vērā, ka izvēlētajā motorā ir pieejami tikai trīs ātrumi. Ieslēgšanas / izslēgšanas signālam jābūt augstam, lai aktivizētu vadības procesu. Līdz ar to, ja ieslēgšanas / izslēgšanas signāls ir zems, aktivizētā izeja tiek atspējota un motors tiek izslēgts, kā parādīts 6. attēlā.
Taimeris
Tiek ieviests 3 periodu taimeris (30 min, 60 min, 120 min). Lai izveidotu vadības struktūru, 2 bitu binārs skaitītājs saņem impulsus no ārējās taimera pogas, kas savienota ar Pin13, un no IR taimera signāla. Skaitītājs izmanto Pipe Delay1, kur Out0 PD num ir vienāds ar 1 un Out1 PD num ir 2, izvēloties apgriezto polaritāti Out1. Sākotnējā stāvoklī Out1, Out0 = 10 taimeris ir atspējots. Pēc tam, pielietojot impulsu uz ieejas CK cauruļu aizturei1, izejas stāvoklis pēc kārtas mainās uz 11,01,00, CNT / DLY apgriežot katrā aktivizētajā stāvoklī. CNT0, CNT3, CNT4 bija konfigurēti darboties kā “Rising Edge Delays”, kuru ievadi iegūst CNT1 izeja, kas ir konfigurēta, lai ik pēc 10 sekundēm dotu impulsu.
Lai laika aizkave būtu 30 minūtes:
30 x 60 = 1800 sekundes ÷ 10 sekunžu intervāli = 180 biti
Tāpēc CNT4 skaitītāju dati ir 180, CNT3 ir 360 un CNT0 ir 720. Kad laika kavēšanās ir beigusies, caur 3L14 līdz 3L11 tiek pārraidīts augsts impulss, izraisot sistēmas izslēgšanos. Taimeri tiek atiestatīti, ja sistēmu izslēdz ar ārējo pogu, kas savienota ar Pin12, vai ar IR_ON / OFF signālu.
* Elektromehāniskā releja vietā varat izmantot triac vai cietvielu releju, ja vēlaties izmantot elektronisko slēdzi.
* Spiedpogām tika izmantots aparatūras atdalītājs (kondensators, rezistors).
Rezultāti
Kā pirmais posms dizaina novērtēšanā tika izmantots GreenPAK programmatūras simulators. Uz ieejām tika izveidotas virtuālas pogas, un tika uzraudzītas ārējās gaismas diodes, kas bija pretējas izejām uz izstrādes paneļa. Signalizēšanas vednis tika izmantots, lai radītu signālu, kas līdzīgs NEC formātam, atkļūdošanas nolūkā.
Tika ģenerēts signāls ar modeli 0x00FF5FA0, kur 0x00FF ir adrese, kas atbilst apgrieztajai adresei, kas saglabāta PGEN, un 0x5FA0 ir komanda, kas atbilst apgrieztajai komandai DCMP 3. reģistrā, lai kontrolētu ieslēgšanas / izslēgšanas funkcionalitāti. Sākotnējā sistēma atrodas OFF stāvoklī, bet pēc signāla lietošanas mēs atzīmējam, ka sistēma ieslēdzas. Ja adresē ir mainīts viens bits un signāls tika atkārtoti izmantots, mēs atzīmējam, ka nekas nenotiek (nesaderīga adrese).
Pēc Signal Wizard palaišanas vienu reizi (ar derīgu On / Off komandu):
Secinājums
Šis raksts koncentrējas uz GreenPAK IC konfigurāciju, kas paredzēta 3-pakāpju maiņstrāvas motora vadībai. Tas ietver vairākas funkcijas, piemēram, riteņbraukšanas ātrumu, 3 periodu taimera ģenerēšanu un NEC protokolam saderīga IR dekodera izveidi. GreenPAK ir pierādījis efektivitāti, integrējot vairākas funkcijas, visas zemu izmaksu un maza izmēra IC risinājumā.