- 3 Hızlı AC Fan Motoru
- Proje Analizi
- IR Kod Çözücü
- GreenPAK Tasarımı
- Hız MUX
- Zamanlayıcı
- Sonuçlar
- Sonuç
Tek fazlı alternatif akım motorları tipik olarak fanlar gibi ev eşyalarında bulunur ve hızları, ayarlanmış hızlar için birkaç ayrı sargı kullanıldığında kolayca kontrol edilebilir. Bu makalede, kullanıcıların motor hızı ve çalışma süresi gibi fonksiyonları kontrol etmesine olanak tanıyan bir dijital kontrolör oluşturuyoruz. Bu makale ayrıca NEC protokolünü destekleyen bir kızılötesi alıcı devresi içerir; burada bir motor, butonlardan veya kızılötesi verici tarafından alınan bir sinyalden kontrol edilebilir.
Bunu gerçekleştirmek için, bir GreenPAK ™ SLG46620 IC, bu çeşitli işlevlerden sorumlu temel bir kontrol cihazı olarak kullanılır: bir hızı (üç hızdan) etkinleştirmek için bir multipleks devre, 3 periyotlu geri sayım zamanlayıcıları ve bir sinyal almak için bir kızılötesi kod çözücü istenen komutu çıkaran ve yürüten harici kızılötesi sinyal.
Devrenin işlevlerine bakarsak, aynı anda kullanılan birkaç ayrık işlevi not ederiz: MUXing, zamanlama ve IR kod çözme. Tek bir IC içinde mevcut benzersiz bir çözüm bulunmaması nedeniyle, üreticiler genellikle elektronik devreyi oluşturmak için birçok IC kullanır. GreenPAK IC'nin kullanılması, üreticilerin istenen işlevlerin çoğunu dahil etmek için tek bir yonga kullanmasını sağlar ve sonuç olarak sistem maliyetini ve üretim denetimini azaltır.
Tüm fonksiyonları ile sistem, doğru çalışmayı sağlamak için test edilmiştir. Son devre, seçilen motora göre özel modifikasyonlar veya ek elemanlar gerektirebilir.
Sistemin nominal olarak çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için, GreenPAK tasarımcı emülatörü yardımıyla girdiler için test senaryoları oluşturulmuştur. Emülasyon, çıkışlar için farklı test durumlarını doğrular ve IR kod çözücünün işlevselliği doğrulanır. Nihai tasarım da onay için gerçek bir motorla test edilir.
3 Hızlı AC Fan Motoru
3 hızlı AC motorlar, alternatif bir akımla çalıştırılan tek fazlı motorlardır. Genellikle çeşitli fanlar (duvar fanı, masa vantilatörü, kutu vantilatörü) gibi çok çeşitli ev makinelerinde kullanılırlar. Bir DC motorla karşılaştırıldığında, alternatif akım motorunda hızın kontrol edilmesi nispeten karmaşıktır çünkü iletilen akımın frekansının motor hızını değiştirmek için değiştirilmesi gerekir. Fanlar ve soğutma makineleri gibi aletler genellikle hızda ince taneciklik gerektirmez, ancak düşük, orta ve yüksek hızlar gibi ayrı adımlar gerektirir. Bu uygulamalar için, AC fan motorları, bir hızdan diğerine geçişin, istenen hızın bobinine enerji verilerek gerçekleştirildiği, çeşitli hızlar için tasarlanmış birkaç dahili bobine sahiptir.
Bu projede kullandığımız motor, aşağıdaki Şekil 2'de gösterildiği gibi 5 telli 3 hızlı bir AC motordur: hız kontrolü için 3 tel, güç için 2 tel ve bir başlatma kondansatörü. Bazı üreticiler, işlev tanımlaması için standart renk kodlu kablolar kullanır. Bir motorun veri sayfası, belirli bir motorun kablo tanımlama bilgilerini gösterecektir.
Proje Analizi
Bu makalede, GreenPAK IC, üç komuttan birini belirtmek için bir IR vericisi veya harici bir düğme gibi bir kaynaktan alınan belirli bir komutu yürütmek üzere yapılandırılmıştır:
Açık / Kapalı: sistem, bu komutun her yorumlanmasında açılır veya kapanır. Açık / Kapalı durumu, Açma / Kapama komutunun her yükselen kenarı ile tersine çevrilecektir.
Zamanlayıcı: zamanlayıcı 30, 60 ve 120 dakika çalıştırılır. Dördüncü darbede, zamanlayıcı kapatılır ve zamanlayıcı süresi orijinal zamanlama durumuna geri döner.
Hız: Motorun hız seçim kablolarından (1,2,3) etkinleştirilen çıkışı ardışık olarak yineleyerek motorun hızını kontrol eder.
IR Kod Çözücü
Harici bir IR vericisinden sinyalleri almak ve istenen komutu etkinleştirmek için bir IR kod çözücü devresi oluşturulmuştur. Üreticiler arasındaki popülerliğinden dolayı NEC protokolünü benimsedik. NEC protokolü her biti kodlamak için "darbe mesafesi" kullanır; her bir darbe, 38 kHz'lik bir frekans taşıyıcısının sinyali kullanılarak iletilmesi için 562,5 bize ihtiyaç duyar. Mantık 1 sinyalinin iletimi 2.25 ms gerektirirken mantık 0 sinyalinin iletimi 1.125 ms sürer. Şekil 3, NEC protokolüne göre puls dizisi iletimini göstermektedir. 9 ms AGC burst, ardından 4,5 ms boşluk, ardından 8 bit adres ve son olarak 8 bit komutundan oluşur. Adres ve komutun iki kez iletildiğini unutmayın; ikinci kez alınan mesajın doğru olduğundan emin olmak için parite olarak 1'in tamamlayıcısıdır (tüm bitler ters çevrilmiştir).LSB, mesajda ilk olarak iletilir.
GreenPAK Tasarımı
IC tasarımı, ücretsiz GUI tabanlı GreenPAK Designer Yazılımında oluşturulmuştur. Tam tasarım dosyası burada bulunabilir.
Alınan mesajın ilgili bitleri birkaç aşamada çıkarılır. Başlamak için, mesajın başlangıcı, CNT2 ve 2-bit LUT1 kullanılarak 9ms AGC burst'tan belirlenir. Bu tespit edilirse, 4.5 ms boşluk CNT6 ve 2L2 aracılığıyla belirlenir. 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_IN'den yükselen kenardan 0.845ms, IR_CLK sinyalinin yükselen kenarında alınır.
Yorumlanan adres daha sonra 2LUT0 kullanılarak PGEN içinde saklanan bir adresle karşılaştırılır. 2LUT0 bir XOR geçididir ve PGEN ters çevrilmiş adresi depolar. PGEN'in her biti sırayla gelen sinyalle karşılaştırılır ve her bir karşılaştırmanın sonucu, IR-CLK'nin yükselen kenarı ile birlikte DFF2'de saklanır.
Adreste herhangi bir hata tespit edilmesi durumunda, mesajın geri kalanının (komut) karşılaştırılmasını önlemek için 3 bit LUT5 SR mandal çıkışı Yüksek olarak değiştirilir. Alınan adres PGEN'de saklanan adresle eşleşirse, mesajın ikinci yarısı (komut ve tersine çevrilmiş komut) SPI'ye yönlendirilir, böylece istenen komut okunabilir ve çalıştırılabilir. CNT5 ve DFF5, adresin sonunu ve CNT5'in "Sayaç verileri" nin ilk iki darbeye (9ms, 4.5ms) ek olarak adres için 18:16 darbeye eşit olduğu komutun başlangıcını belirtmek için kullanılır.
Başlık dahil tam adres doğru bir şekilde alınmışsa ve IC'de (PGEN'de) saklanmışsa, 3L3 OR Geçidi çıkışı, SPI'nin nCSB pinine Düşük sinyalinin etkinleştirilmesini sağlar. SPI sonuç olarak komutu almaya başlar.
SLG46620 IC, 8 bit uzunluğunda 4 dahili yazmacıya sahiptir ve bu nedenle dört farklı komutu saklamak mümkündür. DCMP1, alınan komutu dahili kayıtlarla karşılaştırmak için kullanılır ve A1A0 çıkışları DCMP1'in MTRX SEL # 0 ve # 1'ine bağlanan 2 bitlik bir ikili sayaç tasarlanır ve alınan komutu tüm kayıtlarla art arda ve sürekli olarak karşılaştırılır.
DFF6, DFF7, DFF8 ve 2L5, 2L6, 2L7 kullanılarak mandallı bir kod çözücü oluşturulmuştur. Tasarım şu şekilde işliyor; eğer A1A0 = 00 iki değer eşitse, SPI çıkış 3. kayıt karşılaştırılır, DCMP1 onun EQ çıkışında Yüksek sinyal verir. Yana A1A0 = 00 , bu 2L5 aktive eder ve DFF6 dolayısıyla / Kapalı sinyal alınmadığını belirten bir Yüksek Sinyal çıkarmaktadır. 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 komutu kayıt 1'de saklanır.
Hız MUX
Hızları değiştirmek için, giriş darbesi Pin4'e bağlı harici düğme tarafından veya komut karşılaştırıcısından P10 aracılığıyla IR hız sinyalinden alınan 2 bitlik bir ikili sayaç oluşturuldu. Q1Q0 = 11 başlangıç durumunda ve 3-bit LUT6'dan sayacın girişine bir darbe uygulayarak, Q1Q0 art arda 10, 01 ve sonra 00 durumu olur. 3-bit LUT7, seçilen motorda sadece üç hızın mevcut olduğu göz önüne alındığında 00 durumlarını atlamak için kullanıldı. Kontrol sürecini etkinleştirmek için Açma / Kapama sinyali Yüksek olmalıdır. Sonuç olarak, Açma / Kapama sinyali Düşük ise, etkinleştirilen çıkış devre dışı bırakılır ve motor Şekil 6'da gösterildiği gibi kapatılır.
Zamanlayıcı
3 periyotlu bir zamanlayıcı (30 dakika, 60 dakika, 120 dakika) uygulanır. Kontrol yapısını oluşturmak için, 2 bitlik bir ikili sayaç, Pin 13'e bağlı harici bir Zamanlayıcı Düğmesinden ve IR Zamanlayıcı sinyalinden darbeler alır. Sayaç, Out1 için ters bir polarite seçerek Out0 PD num'un 1'e ve Out1 PD num'un 2'ye eşit olduğu Boru Gecikmesi1'i kullanır. İlk durumda Out1, Out0 = 10 , Zamanlayıcı devre dışı bırakılır. Bundan sonra, Boru Gecikmesi1 için CK girişine bir darbe uygulayarak, çıkış durumu art arda 11,01,00'e değişir ve CNT / DLY'yi her etkin duruma çevirir. CNT0, CNT3, CNT4, girişi her 10 saniyede bir darbe verecek şekilde yapılandırılan CNT1 çıkışından gelen 'Yükselen Kenar Gecikmeleri' olarak çalışacak şekilde yapılandırıldı.
30 dakikalık bir gecikme süresine sahip olmak için:
30 x 60 = 1800 saniye ÷ 10 saniyelik aralıklar = 180 bit
Bu nedenle, CNT4 için Sayaç Verisi 180, CNT3 360 ve CNT0 720'dir. Zaman gecikmesi bittikten sonra, 3L14'ten 3L11'e bir 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.
* Düğmeler için bir donanım debouncer (kapasitör, direnç) kullanıldı.
Sonuçlar
Tasarımın değerlendirilmesinde ilk adım olarak GreenPAK Yazılım Simülatörü kullanıldı. Girişler üzerinde sanal butonlar oluşturuldu ve geliştirme kartındaki çıkışların karşısındaki harici ledler izlendi. Sinyal Sihirbazı aracı, hata ayıklama amacıyla NEC Formatına benzer bir sinyal oluşturmak için kullanıldı.
0x00FF5FA0 modeline sahip bir sinyal üretildi; burada 0x00FF, PGEN'de depolanan ters çevrilmiş adrese karşılık gelen adrestir 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 hale geldiğini not ediyoruz. Adreste tek bir bit değiştirildiyse ve sinyal yeniden uygulandıysa, hiçbir şeyin olmadığını (uyumsuz adres) not ederiz.
Sinyal Sihirbazını bir kez başlattıktan sonra (geçerli Açık / Kapalı komutuyla):
Sonuç
Bu makale, 3 hızlı bir AC Motoru kontrol etmek için tasarlanmış bir GreenPAK IC'nin yapılandırmasına odaklanmaktadır. Döngü hızları, 3 dönemli zamanlayıcı oluşturma ve NEC protokolü ile uyumlu bir IR kod çözücü oluşturma gibi çeşitli işlevleri içerir. GreenPAK, tümü düşük maliyetli ve küçük alanlı bir IC çözümünde olmak üzere çeşitli işlevleri entegre etmede etkililiğini göstermiştir.