Com programar el descodificador IR per al control de motors de corrent altern a diverses velocitats: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Els motors de corrent altern monofàsics es troben normalment en articles per a la llar, com ara els ventiladors, i la seva velocitat es pot controlar fàcilment quan s’utilitzen diversos bobinatges discrets per a velocitats ajustades. En aquest Instructable construïm un controlador digital que permet als usuaris controlar funcions com la velocitat del motor i el temps de funcionament. Aquesta instrucció també inclou un circuit receptor d'infrarojos que admet el protocol NEC, on es pot controlar un motor des de botons de pressió o des d'un senyal rebut per un transmissor d'infrarojos.

Per dur a terme això, s’utilitza un GreenPAK ™, SLG46620 serveix com a controlador bàsic encarregat d’aquestes diverses funcions: un circuit multiplex per activar una velocitat (de tres velocitats), temporitzadors de compte enrere de 3 períodes i un descodificador d’infrarojos per rebre un senyal d'infraroig extern, que extreu i executa l'ordre desitjat.

Si observem funcions del circuit, observem diverses funcions discretes emprades simultàniament: MUXing, temporització i descodificació IR. Els fabricants solen utilitzar molts circuits integrats per construir el circuit electrònic a causa de la manca d’una solució única disponible dins d’un únic CI. L'ús d'un GreenPAK IC permet als fabricants utilitzar un sol xip per incloure moltes de les funcions desitjades i, en conseqüència, reduir el cost del sistema i la supervisió de la fabricació.

El sistema amb totes les seves funcions ha estat provat per garantir un funcionament correcte. El circuit final pot requerir modificacions especials o elements addicionals adaptats al motor escollit.

Per comprovar que el sistema funciona nominalment, s'han generat casos de prova de les entrades amb l'ajut de l'emulador de disseny GreenPAK. L'emulació verifica diferents casos de prova de les sortides i es confirma la funcionalitat del descodificador IR. El disseny final també es prova amb un motor real per confirmar-ho.

A continuació es descriuen els passos necessaris per entendre com s'ha programat el xip GreenPAK per crear el descodificador IR per al control de motors de corrent altern a diverses velocitats. Tot i això, si només voleu obtenir el resultat de la programació, descarregueu-vos el programari GreenPAK per veure el fitxer de disseny GreenPAK ja completat. Connecteu el GreenPAK Development Kitto a l'ordinador i premeu el programa per crear el CI personalitzat per al descodificador IR per al control del motor de corrent altern a diverses velocitats.

Pas 1: motor del ventilador de CA de 3 velocitats

Els motors de corrent altern de 3 velocitats són motors monofàsics accionats per un corrent altern. Sovint s’utilitzen en una gran varietat de màquines domèstiques, com ara diversos tipus de ventiladors (ventilador de paret, ventilador de taula, ventilador de caixa). En comparació amb un motor de corrent continu, controlar la velocitat en un motor de corrent altern és relativament complicat, ja que la freqüència del corrent lliurat ha de canviar per canviar la velocitat del motor. Els electrodomèstics, com ara ventiladors i màquines de refrigeració, normalment no requereixen granularitat fina en velocitat, però requereixen passos discrets com ara velocitats baixa, mitjana i alta. Per a aquestes aplicacions, els motors de ventilador de corrent altern tenen una sèrie de bobines integrades dissenyades per a diverses velocitats, on el canvi d'una velocitat a una altra s'aconsegueix alimentant la bobina de velocitat desitjada.

El motor que fem servir en aquest projecte és un motor de corrent altern de 3 velocitats que té 5 cables: 3 cables per al control de velocitat, 2 cables per a la potència i un condensador d’arrencada, tal com es mostra a la figura 2 següent. Alguns fabricants utilitzen cables de colors estàndard per identificar la funció. El full de dades d’un motor mostrarà la informació del motor concret per a la identificació del cable.

Pas 2: anàlisi del projecte

En aquesta instrucció, es configura un IC GreenPAK per executar una ordre determinada, rebuda d'una font com ara un transmissor IR o un botó extern, per indicar una de les tres ordres:

On / Off: el sistema s’encén o s’apaga amb cada interpretació d’aquesta ordre. L'estat On / Off s'invertirà amb cada vora ascendent de l'ordre On / Off.

Temporitzador: el temporitzador funciona durant 30, 60 i 120 minuts. Al quart pols, el temporitzador està apagat i el període del temporitzador torna a l'estat de temporització original.

Velocitat: controla la velocitat del motor, iterant successivament la sortida activada dels cables de selecció de velocitat del motor (1, 2, 3).

Pas 3: descodificador IR

Es crea un circuit de descodificació IR per rebre senyals d’un transmissor IR extern i activar l’ordre desitjat. Vam adoptar el protocol NEC per la seva popularitat entre els fabricants. El protocol NEC utilitza "distància de pols" per codificar cada bit; cada pols ens porta a 562,5 a ser transmès mitjançant el senyal d’una portadora de freqüència de 38 kHz. La transmissió d’un senyal lògic 1 requereix 2,25 ms mentre que la transmissió d’un senyal lògic 0 triga 1,125 ms. La figura 3 il·lustra la transmissió del tren d’impulsos segons el protocol NEC. Consta de ràfegues AGC de 9 ms, després 4,5 ms d'espai, després l'adreça de 8 bits i, finalment, l'ordre de 8 bits. Tingueu en compte que l'adreça i l'ordre es transmeten dues vegades; la segona vegada és el complement d'1 (tots els bits estan invertits) com a paritat per assegurar que el missatge rebut sigui correcte. LSB es transmet primer al missatge.

Pas 4: disseny de GreenPAK

Els bits rellevants del missatge rebut s’extreuen en diverses etapes. Per començar, l’inici del missatge s’especifica a partir d’una ràfega AGC de 9 ms mitjançant CNT2 i LUT1 de 2 bits. Si s'ha detectat això, s'especifica 4,5 ms d'espai mitjançant CNT6 i 2L2. Si la capçalera és correcta, la sortida DFF0 s'estableix en Alta per permetre la recepció de l'adreça. Els blocs CNT9, 3L0, 3L3 i P DLY0 s’utilitzen per extreure els impulsos del rellotge del missatge rebut. El valor de bit es pren a la vora ascendent del senyal IR_CLK, a 0,845 ms de la vora ascendent d’IR_IN.

A continuació, es compara l'adreça interpretada amb una adreça emmagatzemada dins del PGEN mitjançant 2LUT0. 2LUT0 és una porta XOR i el PGEN emmagatzema l'adreça invertida. Cada bit del PGEN es compara seqüencialment amb el senyal entrant, i el resultat de cada comparació s’emmagatzema a DFF2 juntament amb la vora ascendent d’IR-CLK.

En cas que s’hagi detectat algun error a l’adreça, la sortida de latch LUT5 SR de 3 bits es canvia a Alta amb l’objectiu d’evitar comparar la resta del missatge (l’ordre). Si l'adreça rebuda coincideix amb l'adreça emmagatzemada a PGEN, la segona meitat del missatge (ordre i ordre invertit) es dirigeix a SPI perquè es pugui llegir i executar l'ordre desitjada. CNT5 i DFF5 s’utilitzen per especificar el final de l’adreça i l’inici de la comanda on ‘Dades de comptador’ de CNT5 és igual a 18: 16 polsos per a l’adreça a més dels dos primers impulsos (9 ms, 4,5 ms).

En cas que l'adreça completa, inclosa la capçalera, s'hagi rebut i emmagatzemat correctament a l'IC (a PGEN), la sortida 3L3 OR Gate dóna el senyal Low al pin nCSB de SPI perquè s'activi. Per tant, l'SPI comença a rebre l'ordre.

El SLG46620 IC té 4 registres interns de 8 bits de longitud i, per tant, és possible emmagatzemar quatre ordres diferents. DCMP1 s’utilitza per comparar l’ordre rebuda amb els registres interns i es dissenya un comptador binari de 2 bits les sortides A1A0 estan connectades a MTRX SEL # 0 i # 1 de DCMP1 per tal de comparar l’ordre rebuda amb tots els registres de manera successiva i contínua..

Es va construir un descodificador amb pestell utilitzant DFF6, DFF7, DFF8 i 2L5, 2L6, 2L7. El disseny funciona de la següent manera; si A1A0 = 00 es compara la sortida SPI amb el registre 3. Si tots dos valors són iguals, DCMP1 dóna un senyal alt a la seva sortida EQ. Des de A1A0 = 00, activa 2L5 i, en conseqüència, DFF6 emet un senyal alt que indica que s'ha rebut el senyal On / Off. De la mateixa manera, per a la resta de senyals de control, CNT7 i CNT8 es configuren com a "Ambdues diferències de vora" per generar un retard de temps i permetre que el DCMP1 canviï l'estat de la seva sortida abans que el valor de la sortida el mantinguin els DFF.

El valor de l’ordre On / Off s’emmagatzema al registre 3, l’ordre temporitzador al registre 2 i l’ordre speed al registre 1.

Pas 5: Velocitat MUX

Per canviar de velocitat, es va crear un comptador binari de 2 bits el pols d’entrada del qual rep el botó extern que està connectat a Pin4 o des del senyal de velocitat IR a través de P10 des del comparador d’ordres. En l'estat inicial Q1Q0 = 11, i aplicant un impuls a l'entrada del comptador de 3 bits LUT6, Q1Q0 es converteix successivament en 10, 01 i després en l'estat 00. El LUT7 de 3 bits es va utilitzar per saltar l'estat 00, ja que només hi ha tres velocitats disponibles al motor escollit. El senyal d’encès / apagat ha de ser alt per activar el procés de control. En conseqüència, si el senyal d’encès / apagat és baix, la sortida activada es desactiva i el motor s’apaga com es mostra a la figura 6.

Pas 6: temporitzador

S'implementa un temporitzador de 3 períodes (30 min, 60 min, 120 min). Per crear l'estructura de control, un comptador binari de 2 bits rep impulsos des d'un botó de temporitzador extern connectat al Pin13 i des del senyal de temporitzador IR. El comptador utilitza Pipe Delay1, on Out0 PD num és 1 i Out1 PD num és 2 seleccionant una polaritat invertida per Out1. En l'estat inicial Out1, Out0 = 10, el temporitzador està desactivat. Després d'això, aplicant un impuls a l'entrada CK per Pipe Delay1, l'estat de sortida canvia a 11, 01, 00 successivament, invertint el CNT / DLY a cada estat activat. CNT0, CNT3 i CNT4 es van configurar per funcionar com a "Rising Edge Delays", l'entrada dels quals prové de la sortida de CNT1, que es configura per donar un impuls cada 10 segons.

Per tenir un retard de 30 minuts:

30 x 60 = 1800 segons ÷ 10 intervals de segon = 180 bits

Per tant, les dades de comptador per a CNT4 són 180, CNT3 són 360 i CNT0 són 720. Un cop finalitzat el retard, es transmet un pols alt a través de 3L14 a 3L11 que fa que el sistema s'apagui. Els temporitzadors es restableixen si el sistema està apagat pel botó extern connectat al Pin12 o pel senyal IR_ON / OFF.

* Podeu utilitzar un relé triac o estat sòlid en lloc d'un relé electromecànic si voleu utilitzar un commutador electrònic.

* S'utilitzava un dispositiu de desconnexió de maquinari (condensador, resistència) per als botons.

Pas 7: Resultats

Com a primer pas en l'avaluació del disseny, es va utilitzar el simulador de programari GreenPAK. Es van crear botons virtuals a les entrades i es van controlar els LED externs oposats a les sortides de la placa de desenvolupament. L'eina Signal Wizard es va utilitzar per generar un senyal similar al format NEC per tal de depurar.

Es va generar un senyal amb el patró 0x00FF5FA0, on 0x00FF és l'adreça corresponent a l'adreça invertida emmagatzemada al PGEN i 0x5FA0 és l'ordre corresponent a l'ordre invertida al registre 3 de DCMP per controlar la funcionalitat On / Off. El sistema en estat inicial es troba en estat OFF, però després d’aplicar el senyal, observem que el sistema s’encén. Si s'ha canviat un bit a l'adreça i s'ha tornat a aplicar el senyal, observem que no passa res (adreça incompatible).

La figura 11 presenta el tauler després d'iniciar l'assistent de senyal una vegada (amb una ordre d'encès / apagat vàlida).

Conclusió

Aquest instructable se centra en la configuració d’un IC GreenPAK dissenyat per controlar un motor de corrent altern de 3 velocitats. Incorpora una sèrie de funcions com ara velocitats de ciclisme, generar un temporitzador de 3 períodes i construir un descodificador IR compatible amb el protocol NEC. GreenPAK ha demostrat la seva eficàcia en integrar diverses funcions, totes en una solució de CI de baix cost i àrea reduïda.