Τρόπος προγραμματισμού αποκωδικοποιητή IR για έλεγχο ταχύτητας κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος πολλαπλών ταχυτήτων: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Οι μονοφασικοί κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος βρίσκονται συνήθως σε είδη οικιακής χρήσης, όπως ανεμιστήρες και η ταχύτητά τους μπορεί να ελεγχθεί εύκολα όταν χρησιμοποιείτε έναν αριθμό διακριτών περιελίξεων για καθορισμένες ταχύτητες. Σε αυτό το Instructable χτίζουμε έναν ψηφιακό ελεγκτή που επιτρέπει στους χρήστες να ελέγχουν λειτουργίες όπως η ταχύτητα του κινητήρα και ο χρόνος λειτουργίας. Αυτό το Instructable περιλαμβάνει επίσης ένα κύκλωμα δέκτη υπερύθρων που υποστηρίζει το πρωτόκολλο NEC, όπου ο κινητήρας μπορεί να ελέγχεται από κουμπιά ή από σήμα που λαμβάνεται από πομπό υπερύθρων.

Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιείται ένα GreenPAK,, το SLG46620 χρησιμεύει ως βασικός ελεγκτής που είναι υπεύθυνος για αυτές τις διαφορετικές λειτουργίες: ένα κύκλωμα πολλαπλής λειτουργίας για την ενεργοποίηση μίας ταχύτητας (από τρεις ταχύτητες), χρονόμετρα αντίστροφης μέτρησης 3 περιόδων και έναν αποκωδικοποιητή υπέρυθρων ακτίνων για λήψη ένα εξωτερικό υπέρυθρο σήμα, το οποίο εξάγει και εκτελεί μια επιθυμητή εντολή.

Αν εξετάσουμε τις συναρτήσεις του κυκλώματος, σημειώνουμε πολλές διακριτές συναρτήσεις που χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα: MUXing, χρονισμός και αποκωδικοποίηση IR. Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν συχνά πολλά IC για τη δημιουργία του ηλεκτρονικού κυκλώματος λόγω της έλλειψης μιας διαθέσιμης μοναδικής λύσης σε ένα μόνο IC. Η χρήση ενός IC GreenPAK επιτρέπει στους κατασκευαστές να χρησιμοποιήσουν ένα μόνο τσιπ για να συμπεριλάβουν πολλές από τις επιθυμητές λειτουργίες και κατά συνέπεια να μειώσουν το κόστος του συστήματος και την εποπτεία της κατασκευής.

Το σύστημα με όλες τις λειτουργίες του έχει δοκιμαστεί για να διασφαλιστεί η σωστή λειτουργία. Το τελικό κύκλωμα μπορεί να απαιτεί ειδικές τροποποιήσεις ή πρόσθετα στοιχεία προσαρμοσμένα στον επιλεγμένο κινητήρα.

Για να ελέγξετε ότι το σύστημα λειτουργεί ονομαστικά, δημιουργήθηκαν περιπτώσεις δοκιμής για τις εισόδους με τη βοήθεια του εξομοιωτή σχεδιασμού GreenPAK. Η εξομοίωση επαληθεύει διαφορετικές περιπτώσεις δοκιμής για τις εξόδους και επιβεβαιώνεται η λειτουργικότητα του αποκωδικοποιητή IR. Ο τελικός σχεδιασμός δοκιμάζεται επίσης με πραγματικό κινητήρα για επιβεβαίωση.

Παρακάτω περιγράφουμε τα βήματα που απαιτούνται για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το τσιπ GreenPAK έχει προγραμματιστεί για τη δημιουργία του αποκωδικοποιητή IR για τον έλεγχο του κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος πολλαπλών ταχυτήτων. Ωστόσο, εάν θέλετε απλώς να λάβετε το αποτέλεσμα προγραμματισμού, κατεβάστε το λογισμικό GreenPAK για να δείτε το ήδη ολοκληρωμένο GreenPAK Design File. Συνδέστε το GreenPAK Development Kitto στον υπολογιστή σας και πατήστε το πρόγραμμα για να δημιουργήσετε το προσαρμοσμένο IC για τον αποκωδικοποιητή IR για έλεγχο πολλαπλών ταχυτήτων κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος.

Βήμα 1: Κινητήρας ανεμιστήρα AC 3 ταχυτήτων

Οι κινητήρες AC 3 ταχυτήτων είναι μονοφασικοί κινητήρες που λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα. Συχνά χρησιμοποιούνται σε μια μεγάλη ποικιλία οικιακών μηχανών, όπως διάφορους τύπους ανεμιστήρων (ανεμιστήρας τοίχου, ανεμιστήρας τραπεζιού, ανεμιστήρας κουτιού). Σε σύγκριση με έναν κινητήρα DC, ο έλεγχος της ταχύτητας σε έναν κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος είναι σχετικά περίπλοκος, δεδομένου ότι η συχνότητα του ρεύματος πρέπει να αλλάξει για να αλλάξει η ταχύτητα του κινητήρα. Οι συσκευές όπως οι ανεμιστήρες και οι ψυκτικές μηχανές συνήθως δεν απαιτούν λεπτότητα στην ταχύτητα, αλλά απαιτούν διακριτά βήματα όπως χαμηλές, μεσαίες και υψηλές ταχύτητες. Για αυτές τις εφαρμογές, οι κινητήρες ανεμιστήρων AC διαθέτουν έναν αριθμό ενσωματωμένων πηνίων σχεδιασμένων για αρκετές ταχύτητες όπου η αλλαγή από τη μία ταχύτητα στην άλλη επιτυγχάνεται ενεργοποιώντας το πηνίο της επιθυμητής ταχύτητας.

Ο κινητήρας που χρησιμοποιούμε σε αυτό το έργο είναι ένας κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος 3 ταχυτήτων που έχει 5 καλώδια: 3 σύρματα για έλεγχο ταχύτητας, 2 καλώδια ισχύος και πυκνωτή εκκίνησης όπως απεικονίζεται στο σχήμα 2 παρακάτω. Ορισμένοι κατασκευαστές χρησιμοποιούν τυποποιημένα έγχρωμα κωδικοποιημένα σύρματα για τον προσδιορισμό της λειτουργίας. Το φύλλο δεδομένων ενός κινητήρα θα εμφανίζει τις πληροφορίες του συγκεκριμένου κινητήρα για αναγνώριση καλωδίου.

Βήμα 2: Ανάλυση έργου

Σε αυτό το Instructable, ένα IC GreenPAK έχει ρυθμιστεί ώστε να εκτελεί μια δεδομένη εντολή, που λαμβάνεται από μια πηγή, όπως έναν πομπό IR ή ένα εξωτερικό κουμπί, για να υποδείξει μία από τις τρεις εντολές:

Ενεργοποίηση/Απενεργοποίηση: το σύστημα ενεργοποιείται ή απενεργοποιείται με κάθε ερμηνεία αυτής της εντολής. Η κατάσταση Ενεργοποίηση/Απενεργοποίηση αντιστρέφεται με κάθε άνοδο της άκρης της εντολής Ενεργοποίηση/Απενεργοποίηση.

Χρονόμετρο: ο χρονοδιακόπτης λειτουργεί για 30, 60 και 120 λεπτά. Στον τέταρτο παλμό ο χρονοδιακόπτης απενεργοποιείται και η περίοδος του χρονοδιακόπτη επιστρέφει στην αρχική κατάσταση χρονισμού.

Ταχύτητα: Ελέγχει την ταχύτητα του κινητήρα, επαναλαμβάνοντας διαδοχικά την ενεργοποιημένη έξοδο από τα καλώδια επιλογής ταχύτητας του κινητήρα (1, 2, 3).

Βήμα 3: Αποκωδικοποιητής IR

Ένα κύκλωμα αποκωδικοποιητή IR κατασκευάζεται για να λαμβάνει σήματα από έναν εξωτερικό πομπό IR και να ενεργοποιεί την επιθυμητή εντολή. Υιοθετήσαμε το πρωτόκολλο NEC λόγω της δημοτικότητάς του μεταξύ των κατασκευαστών. Το πρωτόκολλο NEC χρησιμοποιεί "απόσταση παλμού" για να κωδικοποιήσει κάθε bit. κάθε παλμός χρειάζεται 562,5 μας για μετάδοση χρησιμοποιώντας το σήμα ενός φορέα συχνότητας 38 kHz. Η μετάδοση ενός λογικού σήματος 1 απαιτεί 2,25 ms ενώ η μετάδοση ενός λογικού 0 σήματος διαρκεί 1,125 ms. Το σχήμα 3 απεικονίζει τη μετάδοση της παλμικής αμαξοστοιχίας σύμφωνα με το πρωτόκολλο NEC. Αποτελείται από 9 ms AGC burst, έπειτα 4,5ms χώρο, μετά τη διεύθυνση 8-bit και τέλος την εντολή 8-bit. Σημειώστε ότι η διεύθυνση και η εντολή μεταδίδονται δύο φορές. η δεύτερη φορά είναι το συμπλήρωμα του 1 (όλα τα δυαδικά ψηφία αντιστρέφονται) ως ισοτιμία για να διασφαλιστεί ότι το ληφθέν μήνυμα είναι σωστό. Το LSB μεταδίδεται πρώτο στο μήνυμα.

Βήμα 4: Σχεδιασμός GreenPAK

Τα σχετικά κομμάτια του ληφθέντος μηνύματος εξάγονται σε διάφορα στάδια. Αρχικά, η αρχή του μηνύματος καθορίζεται από 9ms AGC burst χρησιμοποιώντας CNT2 και 2-bit LUT1. Εάν αυτό έχει εντοπιστεί, τότε καθορίζεται χώρος 4,5ms μέσω CNT6 και 2L2. Εάν η κεφαλίδα είναι σωστή, η έξοδος DFF0 έχει οριστεί Υψηλή για να επιτρέπεται η λήψη της διεύθυνσης. Τα μπλοκ CNT9, 3L0, 3L3 και P DLY0 χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή των παλμών ρολογιού από το λαμβανόμενο μήνυμα. Η τιμή δυαδικών ψηφίων λαμβάνεται στο ανερχόμενο άκρο του σήματος IR_CLK, 0,845ms από την ανερχόμενη άκρη από το IR_IN.

Η ερμηνευμένη διεύθυνση συγκρίνεται στη συνέχεια με μια διεύθυνση που είναι αποθηκευμένη στο PGEN χρησιμοποιώντας το 2LUT0. Το 2LUT0 είναι μια πύλη XOR και το PGEN αποθηκεύει την ανεστραμμένη διεύθυνση. Κάθε bit του PGEN συγκρίνεται διαδοχικά με το εισερχόμενο σήμα, και το αποτέλεσμα κάθε σύγκρισης αποθηκεύεται στο DFF2 μαζί με το ανερχόμενο άκρο του IR-CLK.

Σε περίπτωση που εντοπιστεί κάποιο σφάλμα στη διεύθυνση, η έξοδος κλειδώματος LUT5 SR 3-bit αλλάζει σε Υψηλή με σκοπό να αποφευχθεί η σύγκριση του υπόλοιπου μηνύματος (η εντολή). Εάν η ληφθείσα διεύθυνση ταιριάζει με την αποθηκευμένη διεύθυνση στο PGEN, το δεύτερο μισό του μηνύματος (εντολή & ανεστραμμένη εντολή) κατευθύνεται στο SPI έτσι ώστε να μπορεί να διαβαστεί και να εκτελεστεί η επιθυμητή εντολή. Τα CNT5 και DFF5 χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν το τέλος της διεύθυνσης και την έναρξη της εντολής, όπου τα «Counter data» του CNT5 ισοδυναμούν με παλμούς 18: 16 για τη διεύθυνση, επιπλέον των δύο πρώτων παλμών (9ms, 4.5ms).

Σε περίπτωση που η πλήρης διεύθυνση, συμπεριλαμβανομένης της κεφαλίδας, έχει ληφθεί σωστά και αποθηκευτεί στο IC (σε PGEN), η έξοδος 3L3 OR Gate δίνει το σήμα Low στο nCSB pin του SPI για ενεργοποίηση. Συνεπώς, το SPI αρχίζει να λαμβάνει την εντολή.

Το SLG46620 IC έχει 4 εσωτερικούς καταχωρητές μήκους 8-bit και έτσι είναι δυνατό να αποθηκευτούν τέσσερις διαφορετικές εντολές. Το DCMP1 χρησιμοποιείται για τη σύγκριση της ληφθείσας εντολής με τους εσωτερικούς καταχωρητές και σχεδιάζεται ένας δυαδικός μετρητής 2-bit του οποίου οι έξοδοι A1A0 συνδέονται με MTRX SEL # 0 και # 1 του DCMP1, προκειμένου να συγκρίνει τη ληφθείσα εντολή με όλους τους καταχωρητές διαδοχικά και συνεχώς Το

Ένας αποκωδικοποιητής με μάνδαλο κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας DFF6, DFF7, DFF8 και 2L5, 2L6, 2L7. Ο σχεδιασμός λειτουργεί ως εξής: εάν A1A0 = 00 η έξοδος SPI συγκρίνεται με τον καταχωρητή 3. Εάν και οι δύο τιμές είναι ίσες, το DCMP1 δίνει σήμα High στην έξοδο EQ του. Από το A1A0 = 00, αυτό ενεργοποιεί το 2L5 και, συνεπώς, το DFF6 εξάγει ένα υψηλό σήμα που υποδεικνύει ότι το σήμα On/Off έχει ληφθεί. Ομοίως, για τα υπόλοιπα σήματα ελέγχου, τα CNT7 και CNT8 έχουν διαμορφωθεί ως "Και οι δύο καθυστερήσεις άκρων" ώστε να δημιουργούν μια χρονική καθυστέρηση και να επιτρέπουν στο DCMP1 να αλλάξει την κατάσταση της εξόδου του πριν διατηρηθεί η τιμή εξόδου από τα DFF.

Η τιμή της εντολής Ενεργοποίηση/Απενεργοποίηση αποθηκεύεται στον καταχωρητή 3, την εντολή χρονοδιακόπτη στον καταχωρητή 2 και την εντολή ταχύτητας στον καταχωρητή 1.

Βήμα 5: Ταχύτητα MUX

Για να αλλάξετε ταχύτητες, δημιουργήθηκε ένας δυαδικός μετρητής 2-bit του οποίου ο παλμός εισόδου λαμβάνεται από το εξωτερικό κουμπί που είναι συνδεδεμένο στο Pin4 ή από σήμα ταχύτητας IR μέσω P10 από το συγκριτή εντολών. Στην αρχική κατάσταση Q1Q0 = 11, και εφαρμόζοντας έναν παλμό στην είσοδο του μετρητή από 3bit LUT6, το Q1Q0 γίνεται διαδοχικά 10, 01 και στη συνέχεια η κατάσταση 00. Το 3-bit LUT7 χρησιμοποιήθηκε για να παραλείψει την κατάσταση 00, δεδομένου ότι μόνο τρεις ταχύτητες είναι διαθέσιμες στον επιλεγμένο κινητήρα. Το σήμα ενεργοποίησης/απενεργοποίησης πρέπει να είναι Υψηλό για να ενεργοποιήσετε τη διαδικασία ελέγχου. Κατά συνέπεια, εάν το σήμα ενεργοποίησης/απενεργοποίησης είναι χαμηλό, η ενεργοποιημένη έξοδος απενεργοποιείται και ο κινητήρας απενεργοποιείται όπως φαίνεται στο σχήμα 6.

Βήμα 6: Χρονόμετρο

Εφαρμόζεται χρονοδιακόπτης 3 περιόδων (30 λεπτά, 60 λεπτά, 120 λεπτά). Για τη δημιουργία της δομής ελέγχου, ένας δυαδικός μετρητής 2-bit λαμβάνει παλμούς από ένα εξωτερικό κουμπί χρονομέτρου συνδεδεμένο στο Pin13 και από το σήμα IR Timer. Ο μετρητής χρησιμοποιεί την καθυστέρηση σωλήνων 1, όπου ο αριθμός Out0 PD ισούται με 1 και ο αριθμός PD1 είναι 2, επιλέγοντας μια ανεστραμμένη πολικότητα για το Out1. Στην αρχική κατάσταση Out1, Out0 = 10, ο χρονοδιακόπτης είναι απενεργοποιημένος. Μετά από αυτό, εφαρμόζοντας έναν παλμό στην είσοδο CK για Play Delay1, η κατάσταση εξόδου αλλάζει σε 11, 01, 00 διαδοχικά, αναστρέφοντας το CNT/DLY σε κάθε ενεργοποιημένη κατάσταση. Τα CNT0, CNT3, CNT4 διαμορφώθηκαν για να λειτουργούν ως "Rising Edge Delays" των οποίων η είσοδος προέρχεται από την έξοδο του CNT1, η οποία έχει ρυθμιστεί να δίνει παλμό κάθε 10 δευτερόλεπτα.

Για να έχετε χρονική καθυστέρηση 30 λεπτών:

30 x 60 = 1800 δευτερόλεπτα ÷ 10 δευτερόλεπτα διαστήματα = 180 bit

Επομένως, τα Counter Data για CNT4 είναι 180, CNT3 είναι 360 και CNT0 είναι 720. Μόλις τελειώσει η χρονική καθυστέρηση, ένας Υψηλός παλμός μεταδίδεται μέσω 3L14 έως 3L11 προκαλώντας την απενεργοποίηση του συστήματος. Οι χρονομετρητές επαναφέρονται εάν το σύστημα απενεργοποιηθεί από το εξωτερικό κουμπί που είναι συνδεδεμένο στο Pin12 ή από το σήμα IR_ON/OFF.

*Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ρελέ triac ή στερεάς κατάστασης αντί ηλεκτρομηχανικού ρελέ εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε έναν ηλεκτρονικό διακόπτη.

* Για τα κουμπιά χρησιμοποιήθηκε ένα πρόγραμμα αποσυναρμολόγησης υλικού (πυκνωτής, αντίσταση).

Βήμα 7: Αποτελέσματα

Ως πρώτο βήμα στην αξιολόγηση του σχεδιασμού, χρησιμοποιήθηκε το GreenPAK Software Simulator. Δημιουργήθηκαν εικονικά κουμπιά στις εισόδους και παρακολουθήθηκαν οι εξωτερικές λυχνίες LED απέναντι από τις εξόδους στον πίνακα ανάπτυξης. Το εργαλείο Signal Wizard χρησιμοποιήθηκε για να δημιουργήσει ένα σήμα παρόμοιο με το NEC Format για λόγους σφαλμάτων.

Δημιουργήθηκε ένα σήμα με το μοτίβο 0x00FF5FA0, όπου 0x00FF είναι η διεύθυνση που αντιστοιχεί στην ανεστραμμένη διεύθυνση που είναι αποθηκευμένη στο PGEN και 0x5FA0 είναι η εντολή που αντιστοιχεί στην ανεστραμμένη εντολή στον καταχωρητή DCMP 3 για τον έλεγχο της λειτουργίας On/Off. Το σύστημα στην αρχική κατάσταση είναι στην κατάσταση OFF, αλλά αφού εφαρμοστεί το σήμα, σημειώνουμε ότι το σύστημα ενεργοποιείται. Εάν ένα μόνο bit έχει αλλάξει στη διεύθυνση και το σήμα έχει εφαρμοστεί ξανά, σημειώνουμε ότι δεν συμβαίνει τίποτα (ασύμβατη διεύθυνση).

Το σχήμα 11 παρουσιάζει τον πίνακα μετά την εκκίνηση του Οδηγού σήματος για μία φορά (με έγκυρη εντολή On/Off).

συμπέρασμα

Αυτό το Instructable επικεντρώνεται στη διαμόρφωση ενός GreenPAK IC που έχει σχεδιαστεί για τον έλεγχο ενός κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος 3 ταχυτήτων. Ενσωματώνει μια σειρά λειτουργιών όπως ταχύτητες ποδηλασίας, δημιουργία χρονοδιακόπτη 3 περιόδων και κατασκευή αποκωδικοποιητή IR συμβατό με το πρωτόκολλο NEC. Το GreenPAK έχει επιδείξει αποτελεσματικότητα στην ενσωμάτωση πολλών λειτουργιών, όλες σε λύση IC χαμηλού κόστους και μικρής έκτασης.