Çok Hızlı AC Motor Kontrolü için IR Dekoder Nasıl Programlanır: 7 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Tek fazlı alternatif akım motorları tipik olarak fanlar gibi ev eşyalarında bulunur ve hızları, ayarlanan hızlar için bir dizi ayrı sargı kullanıldığında kolayca kontrol edilebilir. Bu Eğitilebilir Tabloda, kullanıcıların motor hızı ve çalışma süresi gibi işlevleri kontrol etmesine olanak tanıyan bir dijital denetleyici oluşturuyoruz. Bu Eğitim Tablosu ayrıca, bir motorun basma düğmelerinden veya bir kızılötesi verici tarafından alınan bir sinyalden kontrol edilebildiği NEC protokolünü destekleyen bir kızılötesi alıcı devresi içerir.

Bunu gerçekleştirmek için bir GreenPAK™ kullanılır, SLG46620, bu çeşitli işlevlerden sorumlu temel bir kontrolör olarak hizmet eder: bir hızı (üç hızdan) etkinleştirmek için bir multipleks devresi, 3 dönemli geri sayım zamanlayıcıları ve almak için bir kızılötesi kod çözücü İstenen bir komutu çıkaran ve yürüten harici bir kızılötesi sinyal.

Devrenin işlevlerine bakarsak, aynı anda kullanılan birkaç ayrı işlevi not ederiz: MUXing, zamanlama ve IR kod çözme. Üreticiler, tek bir IC içinde mevcut benzersiz bir çözümün olmaması nedeniyle elektronik devreyi oluşturmak için genellikle birçok IC kullanır. GreenPAK IC'nin kullanılması, üreticilerin istenen işlevlerin çoğunu dahil etmek için tek bir çip kullanmasını ve sonuç olarak sistem maliyetini ve üretim gözetimini azaltmasını sağlar.

Tüm fonksiyonları ile sistem, düzgün çalışmasını sağlamak için test edilmiştir. Nihai devre, seçilen motora göre özel değişiklikler veya ek elemanlar gerektirebilir.

Sistemin nominal olarak çalıştığını kontrol etmek için GreenPAK tasarımcı emülatörü yardımıyla girişler için test senaryoları oluşturulmuştur. Öykünme, çıkışlar için farklı test durumlarını doğrular ve IR kod çözücünün işlevselliği onaylanır. Nihai tasarım ayrıca onay için gerçek bir motorla test edilir.

Aşağıda, GreenPAK çipinin çok hızlı AC motor kontrolü için IR kod çözücüyü oluşturmak üzere nasıl programlandığını anlamak için gereken adımları açıkladık. Ancak, sadece programlamanın sonucunu almak istiyorsanız, halihazırda tamamlanmış GreenPAK Tasarım Dosyasını görüntülemek için GreenPAK yazılımını indirin. GreenPAK Geliştirme Kitini bilgisayarınıza takın ve çok hızlı AC motor kontrolü için IR kod çözücü için özel IC'yi oluşturmak için programa basın.

Adım 1: 3 Hızlı AC Fan Motoru

3-hızlı AC motorlar, alternatif akımla çalıştırılan tek fazlı motorlardır. Genellikle çeşitli fan türleri (duvar fanı, masa fanı, kutu fanı) gibi çok çeşitli ev makinelerinde kullanılırlar. Bir DC motorla karşılaştırıldığında, bir alternatif akım motorunda hız kontrolü nispeten karmaşıktır, çünkü motor hızını değiştirmek için iletilen akımın frekansının değişmesi gerekir. Fanlar ve soğutma makineleri gibi cihazlar genellikle hızda ince taneciklilik gerektirmez, ancak düşük, orta ve yüksek hızlar gibi ayrı adımlar gerektirir. Bu uygulamalar için, AC fan motorlarında, bir hızdan diğerine geçişin istenen hızın bobinine enerji verilerek gerçekleştirildiği çeşitli hızlar için tasarlanmış bir dizi yerleşik bobin bulunur.

Bu projede kullandığımız motor, aşağıdaki Şekil 2'de gösterildiği gibi 5 telli bir 3 vitesli AC motordur: Hız kontrolü için 3 tel, güç için 2 tel ve bir başlatma kapasitörü. Bazı üreticiler, fonksiyon tanımlaması için standart renk kodlu teller kullanır. Bir motorun veri sayfası, kablo tanımlaması için belirli motorun bilgilerini gösterecektir.

Adım 2: Proje Analizi

Bu Eğitilebilir Tabloda, bir GreenPAK IC, bir IR vericisi veya harici bir düğme gibi bir kaynaktan alınan belirli bir komutu yürütecek ve üç komuttan birini gösterecek şekilde yapılandırılır:

On/Off: Bu komutun her yorumuyla sistem açılır veya kapatılır. Açık/Kapalı durumu, Açık/Kapalı komutunun her yükselen kenarı ile tersine çevrilir.

Zamanlayıcı: zamanlayıcı 30, 60 ve 120 dakika çalıştırılır. Dördüncü darbede zamanlayıcı kapatılır ve zamanlayıcı periyodu orijinal zamanlama durumuna geri döner.

Hız: Motorun hız seçim kablolarından (1, 2, 3) etkinleştirilen çıkışı art arda yineleyerek motorun hızını kontrol eder.

Adım 3: IR Kod Çözücü

Harici bir IR vericisinden gelen sinyalleri almak ve istenen komutu etkinleştirmek için bir IR kod çözücü devresi oluşturulmuştur. Üreticiler arasındaki popülerliği nedeniyle NEC protokolünü benimsedik. NEC protokolü, her biti kodlamak için "darbe mesafesi" kullanır; her darbenin 38 kHz frekans taşıyıcısının sinyali kullanılarak iletilmesi 562,5 us'yi alır. Mantık 1 sinyalinin iletimi 2,25 ms gerektirirken mantık 0 sinyalinin iletimi 1,125 ms sürer. Şekil 3, NEC protokolüne göre darbe dizisi iletimini gösterir. 9 ms AGC patlamasından, ardından 4.5 ms boşluktan, ardından 8 bitlik adresten ve son olarak 8 bitlik komuttan oluşur. Adres ve komutun iki kez iletildiğine dikkat edin; ikinci kez, alınan mesajın doğru olduğundan emin olmak için eşlik olarak 1'in tamamlayıcısıdır (tüm bitler ters çevrilir). Mesajda ilk olarak LSB iletilir.

Adım 4: GreenPAK Tasarımı

Alınan mesajın ilgili bitleri birkaç aşamada çıkarılır. Başlamak için, mesajın başlangıcı, CNT2 ve 2-bit LUT1 kullanılarak 9ms AGC patlamasından belirlenir. Bu algılanırsa, 4.5ms boşluk CNT6 ve 2L2 aracılığıyla belirtilir. Başlık doğruysa, adresin alınmasına izin vermek için DFF0 çıkışı Yüksek olarak ayarlanır. CNT9, 3L0, 3L3 ve P DLY0 blokları, alınan mesajdan saat darbelerini çıkarmak için kullanılır. Bit değeri, IR_CLK sinyalinin yükselen kenarında, IR_IN'den yükselen kenardan 0.845ms alınır.

Yorumlanan adres daha sonra 2LUT0 kullanılarak PGEN içinde saklanan bir adresle karşılaştırılır. 2LUT0, bir XOR kapısıdır ve PGEN, ters çevrilmiş adresi saklar. PGEN'in her biti, gelen sinyalle sırayla karşılaştırılır ve her karşılaştırmanın sonucu, IR-CLK'nin yükselen kenarı ile birlikte DFF2'de saklanır.

Adreste herhangi bir hata tespit edilmesi durumunda, mesajın geri kalanının (komutun) karşılaştırılmasını önlemek amacıyla 3-bit LUT5 SR mandal çıkışı Yüksek olarak değiştirilir. Alınan adres, PGEN'de saklanan adresle eşleşirse, mesajın ikinci yarısı (komut ve ters komut) SPI'ye yönlendirilir, böylece istenen komut okunabilir ve çalıştırılabilir. CNT5 ve DFF5, adresin sonunu ve CNT5'in 'Sayaç verilerinin' ilk iki darbeye (9ms, 4.5ms) ek olarak adres için 18:16 darbeye eşit olduğu komutun başlangıcını belirtmek için kullanılır.

Başlık dahil tam adresin IC'de (PGEN'de) doğru bir şekilde alınması ve saklanması durumunda, 3L3 VEYA Kapı çıkışı, etkinleştirilecek SPI'nin nCSB pinine Düşük sinyali verir. Sonuç olarak SPI komutu almaya başlar.

SLG46620 IC'nin 8 bit uzunluğunda 4 dahili kaydı vardır ve bu nedenle dört farklı komutu saklamak mümkündür. DCMP1 alınan komutu dahili kayıtlarla karşılaştırmak için kullanılır ve alınan komutu ardışık ve sürekli olarak tüm kayıtlarla karşılaştırmak için A1A0 çıkışları DCMP1'in MTRX SEL # 0 ve # 1'ine bağlı olan 2 bitlik bir ikili sayaç tasarlanmıştır..

DFF6, DFF7, DFF8 ve 2L5, 2L6, 2L7 kullanılarak mandallı bir kod çözücü oluşturulmuştur. Tasarım şu şekilde çalışır; A1A0=00 ise SPI çıkışı kayıt 3 ile karşılaştırılır. Her iki değer de eşitse, DCMP1, EQ çıkışında bir Yüksek sinyal verir. A1A0=00 olduğundan, bu 2L5'i etkinleştirir ve sonuç olarak DFF6, Açık/Kapalı sinyalinin alındığını belirten bir Yüksek sinyal verir. Benzer şekilde, kontrol sinyallerinin geri kalanı için, CNT7 ve CNT8, bir zaman gecikmesi oluşturmak ve DCMP1'in çıkış değeri DFF'ler tarafından tutulmadan önce çıkışının durumunu değiştirmesine izin vermek için 'Her İki Kenar Gecikmesi' olarak yapılandırılır.

Açma/Kapama komutunun değeri kayıt 3'te, zamanlayıcı komutu kayıt 2'de ve hız komutunun değeri kayıt 1'de saklanır.

Adım 5: Hız MUX

Hızları değiştirmek için, giriş darbesi Pin4'e bağlı harici düğme tarafından veya komut karşılaştırıcıdan P10 aracılığıyla IR hız sinyalinden alınan 2 bitlik bir ikili sayaç oluşturuldu. Başlangıç durumunda Q1Q0 =11 ve 3bit LUT6'dan sayacın girişine bir darbe uygulanarak Q1Q0 sırasıyla 10, 01 ve ardından 00 durumu olur. Seçilen motorda yalnızca üç hızın mevcut olduğu göz önüne alındığında, 00 durumunu atlamak için 3-bit LUT7 kullanıldı. Kontrol sürecini etkinleştirmek için Açma/Kapama sinyali Yüksek olmalıdır. Sonuç olarak, Açma/Kapama sinyali Düşük ise, etkinleştirilmiş çıkış devre dışı bırakılır ve Şekil 6'da gösterildiği gibi motor kapatılır.

Adım 6: Zamanlayıcı

3 periyotlu bir zamanlayıcı (30 dak, 60 dak, 120 dak) uygulanır. Kontrol yapısını oluşturmak için 2 bitlik bir ikili sayaç, Pin13'e bağlı harici bir Zamanlayıcı Düğmesinden ve IR Zamanlayıcı sinyalinden darbeler alır. Sayaç, Out1 için ters çevrilmiş bir polarite seçerek Out0 PD num'un 1'e ve Out1 PD num'ın 2'ye eşit olduğu Pipe Delay1'i kullanır. Out1, Out0 = 10 başlangıç durumunda, Zamanlayıcı devre dışıdır. Bundan sonra, Boru Gecikmesi1 için CK girişine bir darbe uygulanarak, çıkış durumu art arda 11, 01, 00 olarak değişir ve CNT/DLY'yi etkinleştirilen her duruma tersine çevirir. CNT0, CNT3, CNT4, girişi her 10 saniyede bir darbe verecek şekilde yapılandırılan CNT1'in çıkışından kaynaklanan 'Yükselen Kenar Gecikmeleri' olarak çalışacak şekilde yapılandırılmıştır.

30 dakikalık bir zaman gecikmesine sahip olmak için:

30 x 60 = 1800 saniye ÷ 10 saniye aralıklarla = 180 bit

Bu nedenle, CNT4 için Sayaç Verisi 180, CNT3 360 ve CNT0 720'dir. Zaman gecikmesi bittiğinde, 3L14'ten 3L11'e Yüksek darbe iletilerek sistemin kapanmasına neden olur. Sistem, Pin12'ye bağlı harici düğme veya IR_ON/OFF sinyali ile kapatılırsa, zamanlayıcılar sıfırlanır.

*Elektronik anahtar kullanmak isterseniz elektromekanik röle yerine triyak veya katı hal rölesi kullanabilirsiniz.

* Basmalı butonlar için donanımsal bir geri tepme (kapasitör, direnç) kullanılmıştır.

7. Adım: Sonuçlar

Tasarımın değerlendirilmesinde ilk adım olarak GreenPAK Yazılım Simülatörü kullanılmıştır. Girişler üzerinde sanal butonlar oluşturulmuş ve geliştirme kartı üzerinde çıkışların karşısındaki harici led'ler izlenmiştir. Sinyal Sihirbazı aracı, hata ayıklama amacıyla NEC Formatına benzer bir sinyal oluşturmak için kullanıldı.

0x00FF5FA0 modeline sahip bir sinyal oluşturuldu; burada 0x00FF, PGEN'de saklanan ters çevrilmiş adrese karşılık gelen adres ve 0x5FA0, Açma/Kapama işlevini kontrol etmek için DCMP kaydı 3'teki ters çevrilmiş komuta karşılık gelen komuttur. Başlangıç durumundaki sistem KAPALI durumdadır, ancak sinyal uygulandıktan sonra sistemin AÇIK duruma geldiğini not ederiz. Adreste tek bir bit değiştirilmişse ve sinyal yeniden uygulanmışsa, hiçbir şey olmadığını (uyumsuz adres) not ederiz.

Şekil 11, Sinyal Sihirbazını bir kez (geçerli Açma/Kapama komutuyla) başlattıktan sonraki kartı göstermektedir.

Çözüm

Bu Eğitim Tablosu, 3 hızlı AC Motoru kontrol etmek için tasarlanmış bir GreenPAK IC'nin konfigürasyonuna odaklanır. Döngü hızları, 3 periyotlu bir zamanlayıcı oluşturma ve NEC protokolüyle uyumlu bir IR kod çözücü oluşturma gibi bir dizi işlevi içerir. GreenPAK, tümü düşük maliyetli ve küçük alanlı bir IC çözümünde çeşitli işlevleri entegre etmede etkinliğini kanıtlamıştır.