Sinyal Belok Otomotif DIY Dengan Animasi: 7 Langkah

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2025-01-23 14:49

Baru-baru ini, indikator animasi pola LED depan dan belakang telah menjadi norma di industri otomotif. Pola LED yang berjalan ini sering mewakili merek dagang dari produsen otomotif dan juga digunakan untuk estetika visual. Animasi dapat memiliki pola berjalan yang berbeda dan dapat diimplementasikan tanpa MCU menggunakan beberapa IC terpisah.

Persyaratan utama dari desain tersebut adalah: kinerja yang dapat direproduksi selama operasi normal, opsi untuk memaksa semua LED menyala, konsumsi daya rendah, menonaktifkan regulator LDO yang digunakan selama kesalahan, memuat driver LED sebelum mengaktifkannya, dll. Selain itu, persyaratan dapat bervariasi dari satu produsen ke produsen lainnya. Selain itu, biasanya dalam aplikasi otomotif, IC TSSOP biasanya lebih disukai karena ketahanannya dibandingkan dengan IC QFN karena dikenal rentan terhadap masalah kelelahan solder terutama di lingkungan yang keras. Untungnya untuk aplikasi otomotif ini, Dialog Semiconductor menyediakan CMIC yang sesuai, yaitu SLG46620, tersedia dalam paket QFN dan TSSOP.

Semua persyaratan untuk pola LED indikator animasi saat ini dipenuhi di industri otomotif menggunakan IC diskrit. Namun, tingkat fleksibilitas yang diberikan oleh CMIC tidak tertandingi dan dapat dengan mudah memenuhi berbagai persyaratan dari beberapa produsen tanpa perubahan dalam desain perangkat keras. Selain itu, pengurangan jejak PCB yang signifikan dan penghematan biaya juga tercapai.

Dalam Instructable ini, penjelasan rinci tentang mencapai pola lampu indikator animasi yang berbeda menggunakan SLG46620 disajikan.

Di bawah ini kami jelaskan langkah-langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana solusi telah diprogram untuk membuat sinyal belok otomotif dengan animasi. Namun, jika Anda hanya ingin mendapatkan hasil pemrograman, unduh perangkat lunak GreenPAK untuk melihat File Desain GreenPAK yang sudah selesai. Pasang GreenPAK Development Kit ke komputer Anda dan tekan program untuk membuat lampu sein otomotif dengan animasi.

Langkah 1: Nilai Industri

Pola sinyal belok yang ditunjukkan dalam Instruksi ini saat ini diterapkan di industri otomotif menggunakan sejumlah IC terpisah untuk mengontrol urutan pola LED indikator otomotif. CMIC SLG46620 yang dipilih akan menggantikan setidaknya komponen berikut dalam desain industri saat ini:

● 1 No. 555 Timer IC (mis. TLC555QDRQ1)

● 1 No. Penghitung Johnson (mis. CD4017)

● 2 Tidak. Flip-Flop yang Dipicu Tepi Positif Tipe-D (mis. 74HC74)

● 1 No. ATAU gerbang (mis. CAHCT1G32)

● Beberapa komponen pasif yaitu induktor, kapasitor, resistor dll.

Tabel 1 memberikan keuntungan biaya yang diperoleh dengan menggunakan Dialog CMIC yang dipilih, untuk pola sinyal belok berurutan lampu indikator, dibandingkan dengan solusi industri saat ini.

CMIC SLG46620 yang dipilih akan berharga kurang dari $0,50, sehingga total biaya sirkuit kontrol LED berkurang secara signifikan. Selain itu, pengurangan jejak PCB komparatif yang signifikan juga tercapai.

Langkah 2: Desain Sistem

Gambar 1 menunjukkan diagram skema yang diusulkan pertama. Komponen utama dari skema ini termasuk regulator tegangan LDO, driver LED otomotif, CMIC SLG46620, 11 MOSFET level logika, dan 10 LED. Regulator tegangan LDO memastikan bahwa tegangan yang sesuai diberikan ke CMIC dan jika tegangan baterai turun dari level tertentu, CMIC akan diatur ulang melalui pin PG (Power Good). Selama kondisi kesalahan, terdeteksi oleh driver LED, regulator tegangan LDO akan dinonaktifkan. CMIC SLG46620 menghasilkan sinyal digital untuk menggerakkan indikator belok LED berlabel 1-10 melalui MOSFET. Selain itu, CMIC yang dipilih juga menghasilkan sinyal pengaktifan untuk driver saluran tunggal yang pada gilirannya menggerakkan MOSFET Q1 untuk memuat driver yang berjalan dalam mode arus konstan.

Varian dari skema ini juga dimungkinkan, di mana driver beberapa saluran digunakan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dalam opsi ini, arus penggerak setiap saluran berkurang dibandingkan dengan driver saluran tunggal.

Langkah 3: Desain GreenPak

Cara yang cocok untuk mencapai tujuan pola LED indikator fleksibel adalah dengan menggunakan konsep Finite State Machine (FSM). Semikonduktor dialog menyediakan beberapa CMIC yang berisi blok ASM bawaan. Namun, sayangnya semua CMIC yang tersedia dalam paket QFN tidak direkomendasikan untuk lingkungan yang keras. Maka dipilihlah SLG46620 yang tersedia dalam kemasan QFN dan TSSOP.

Tiga contoh disajikan untuk tiga animasi LED yang berbeda. Untuk dua contoh pertama, kami mempertimbangkan driver saluran tunggal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Untuk contoh ketiga, kami berasumsi bahwa beberapa driver saluran tersedia, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, dan setiap saluran digunakan untuk menggerakkan LED terpisah. Pola lain juga dapat diperoleh dengan menggunakan konsep yang sama.

Dalam desain contoh pertama, LED dari 1-10 dinyalakan secara berurutan satu demi satu setelah periode waktu tertentu yang dapat diprogram berakhir seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.

Pada contoh desain kedua, 2 LED secara berurutan ditambahkan dalam pola seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 5 menggambarkan bagaimana LED alternatif secara berurutan ditambahkan dalam pola di desain ketiga yang diusulkan.

Karena tidak ada blok built-in ASM yang tersedia di SLG46620, Mesin Finite State Moore dikembangkan menggunakan blok yang tersedia yaitu counter, DFFs dan LUTs. Mesin Moore 16 negara bagian dikembangkan menggunakan Tabel 2 untuk tiga contoh. Pada Tabel 2, semua bit dari keadaan sekarang dan keadaan berikutnya diberikan. Selain itu, bit untuk semua sinyal keluaran juga disediakan. Dari Tabel 2 persamaan keadaan berikutnya dan semua keluaran dievaluasi dalam bentuk bit keadaan sekarang.

Inti dari pengembangan 4-bit Moore Machine adalah 4 blok DFF. Setiap blok DFF secara fungsional mewakili satu bit dari empat bit: ABCD. Ketika sinyal indikator tinggi (sesuai dengan sakelar indikator aktif), transisi dari satu keadaan ke keadaan berikutnya diperlukan pada setiap pulsa clock, sehingga menghasilkan pola LED yang berbeda sebagai hasilnya. Di sisi lain, ketika sinyal indikator rendah, pola stasioner, memiliki semua LED di setiap contoh desain adalah tujuannya.

Gambar 3 menunjukkan fungsionalitas Mesin Moore 4-bit (ABCD) yang dikembangkan untuk setiap contoh. Ide dasar pengembangan FSM tersebut adalah untuk mewakili setiap bit dari keadaan berikutnya, sinyal yang diaktifkan dan setiap sinyal pin keluaran (ditugaskan untuk LED) dalam keadaan sekarang. Di sinilah LUT berkontribusi. Semua 4 bit keadaan sekarang diumpankan ke LUT yang berbeda untuk pada dasarnya mencapai sinyal yang diperlukan dalam keadaan berikutnya di tepi pulsa clock. Untuk pulsa clock, penghitung dikonfigurasi untuk menyediakan rangkaian pulsa dengan periode yang sesuai.

Untuk setiap contoh, setiap bit dari keadaan berikutnya dievaluasi dalam keadaan sekarang menggunakan persamaan berikut yang diturunkan dari K-Maps:

A = D' (C' + C (A B)') & IND + IND'

B = C' D + C D' (A B)' & IND + IND'

C = B' C D + B (C' + A' D') & IND + IND'

D = A B' + A' B C D + A B C' & IND + IND'

di mana IND mewakili sinyal indikator.

Rincian lebih lanjut dari masing-masing dari tiga contoh diberikan di bawah ini.

Langkah 4: Contoh Desain 1

Persamaan sinyal aktifkan dan sinyal penggerak LED untuk contoh pertama, dengan masing-masing LED menyala secara berurutan menggunakan skema pada Gambar 1, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

En = A + A' B (C+D)

DO1 = A' B C' D

DO2 = A' B C D'

DO3 = A' B C D

DO4 = A B' C' D'

DO5 = A B' C' D

DO6 = A B' C D'

DO7 = A B' C D

DO8 = A B C' D'

DO9 = A B C' D

DO10 = A B C

Pada Gambar 7, desain Matrix-0 GreenPAK dari Contoh 1 ditampilkan. 4 DFF digunakan untuk mengembangkan Mesin Moore 4-bit. DFF dengan opsi reset (3 dari Matrix-0 dan 1 dari Matrix-1) dipilih sehingga Mesin Moore dapat direset dengan mudah. Penghitung, dengan periode waktu 72 mS yang sesuai, dikonfigurasi untuk mengubah status Mesin setelah setiap periode. LUT dengan konfigurasi yang sesuai digunakan untuk memperoleh fungsi untuk input DFF, Driver Enable Signal (En), dan pin output: DO1-DO10.

Dalam Matriks yang ditunjukkan pada Gambar 8, sisa sumber daya GreenPAK digunakan untuk menyelesaikan desain menggunakan metodologi yang dijelaskan sebelumnya. Angka-angka diberi label dengan tepat untuk kejelasan.

Langkah 5: Contoh Desain 2

Persamaan sinyal pengaktifan dan sinyal penggerak LED untuk contoh ke-2, dengan dua LED yang ditambahkan dalam pola sekuensial menggunakan skema pada Gambar 1, adalah seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

En = D' (A' B C + A B' C' + A B' C + A B) + A B C

DO1 = 0

DO2 = A' B C D'

DO3 = 0

DO4 = A B' C' D'

DO5 = 0

DO6 = A B' C D'

DO7 = 0

DO8 = A B C' D'

DO9 = 0

DO10 = A B C

Pada Gambar 9 dan Gambar 10, disajikan desain Matrix-0 & 1 GreenPAK dari Contoh 2. Desain dasarnya mirip dengan desain Contoh 1. Perbedaan utama, sebagai perbandingan, adalah pada fungsi Driver Enable (En) dan tidak ada koneksi DO1, DO3, DO5, DO7 dan DO10, yang ditarik ke bawah dalam desain ini.

Langkah 6: Contoh Desain 3

Persamaan sinyal pengaktifan dan sinyal penggerak LED untuk contoh ke-3, yang menghasilkan pola penambahan berurutan LED alternatif menggunakan skema pada Gambar 2, diberikan di bawah ini.

En1 = (A' B C' + A B' C' + B C) D

En2 = (A B' C + A B) D

DO1 = D (A+B)

DO2 = A B C D

DO3 = D (A+ C B)

DO4 = A B C D

DO5 = D A

DO6 = A B C D

DO7 = D A (C' B + C)

DO8 = A B C D

DO9 = D A B

DO10 = A B C D

Pada Gambar 11 dan Gambar 12, desain Matrix-0 & 1 GreenPAK dari Contoh 3 disajikan. Dalam desain ini, ada dua Sinyal Pengaktifan Driver (En1 & En2) yang terpisah untuk Driver 1 & 2. Selain itu, pin output terhubung ke output LUT yang dikonfigurasi dengan tepat.

Ini menyimpulkan bagian desain GreenPAK dari Contoh 1, Contoh 2 dan Contoh 3.

Langkah 7: Hasil Eksperimen

Cara mudah untuk menguji desain Contoh 1, Contoh 2 dan Contoh 3 adalah eksperimen dan inspeksi visual. Perilaku temporal setiap skema dianalisis menggunakan penganalisis logika dan hasilnya disajikan di bagian ini.

Gambar 13 menunjukkan perilaku temporal dari sinyal keluaran yang berbeda untuk Contoh 1 setiap kali indikator dihidupkan (IND=1). Dapat diamati bahwa sinyal untuk pin keluaran DO1-DO5 secara berurutan menyala setelah yang lain setelah periode waktu yang ditentukan berakhir sesuai dengan Tabel 2. Pola sinyal yang diberikan ke pin DO6-DO10 juga serupa. Sinyal Driver Enable (En) menyala ketika salah satu sinyal DO1-DO10 dihidupkan dan sebaliknya dimatikan. Selama animasi, setiap kali sinyal indikator menjadi rendah (IND=0), sinyal En dan DO10 menyala dan tetap logis tinggi. Singkatnya, hasilnya memenuhi persyaratan dan memvalidasi proposal teoretis untuk Contoh 1.

Pada Gambar 14, diagram waktu dari sinyal keluaran yang berbeda untuk Contoh 2, dengan sinyal indikator dihidupkan (IND=1), digambarkan. Terlihat bahwa sinyal untuk pin keluaran DO1-DO5 dihidupkan bergantian secara berurutan setelah beberapa waktu sesuai dengan Tabel 2. Pin DO1, DO3 dan DO5 tetap rendah, sedangkan sinyal untuk DO2 dan DO4 bergantian berputar pada secara berurutan. Pola yang sama untuk DO6-DO10 juga diamati (tidak ditunjukkan pada gambar karena terbatasnya jumlah input penganalisis). Setiap kali salah satu sinyal DO1-DO10 menyala, sinyal Driver Enable (En) juga menyala yang sebaliknya tetap mati. Sepanjang animasi, setiap kali sinyal indikator menjadi rendah (IND=0), sinyal En dan DO10 menyala dan tetap logis tinggi. Hasil memenuhi persyaratan dan ide-ide teoritis untuk Contoh 2 persis.

Gambar 15 menunjukkan, diagram waktu sinyal keluaran yang berbeda untuk Contoh 3, dengan sinyal indikator dihidupkan (IND=1). Dapat diamati bahwa sinyal untuk pin output DO1-DO7 menyala seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2. Selain itu, sinyal pin DO9 juga berperilaku sesuai dengan Tabel 2 (tidak ditunjukkan pada gambar). Pin DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 tetap rendah. En1 menjadi tinggi logis setiap kali sinyal dari DO1, DO3 dan DO5 aktif dan En2 menjadi tinggi logis setiap kali sinyal dari DO7 dan DO9 menjadi tinggi. Selama seluruh animasi, setiap kali sinyal indikator menjadi rendah (IND=0), semua sinyal keluaran: En1, En2 dan DO1-DO10 menyala dan tetap logis tinggi. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa hasil memenuhi persyaratan dan proposal teoritis untuk Contoh 3.

Kesimpulan

Penjelasan rinci tentang berbagai skema sinyal belok otomotif dengan animasi telah disajikan. Dialog CMIC SLG46620 yang sesuai dipilih untuk aplikasi ini karena juga tersedia dalam paket TSSOP yang disarankan untuk aplikasi industri lingkungan yang keras. Dua skema utama, menggunakan driver otomotif saluran tunggal dan ganda, disajikan untuk mengembangkan model animasi LED sekuensial yang fleksibel. Model Finite State Moore Machine yang sesuai dikembangkan untuk menghasilkan animasi yang diinginkan. Untuk validasi model yang dikembangkan, eksperimen nyaman telah dilakukan. Ditetapkan bahwa fungsionalitas model yang dikembangkan sesuai dengan desain teoretis.