Cara Memprogram Dekoder IR untuk Kontrol Motor AC Multi-kecepatan: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Motor arus bolak-balik fase tunggal biasanya ditemukan di barang-barang rumah tangga seperti kipas angin, dan kecepatannya dapat dengan mudah dikontrol saat menggunakan sejumlah belitan diskrit untuk kecepatan yang disetel. Dalam Instruksi ini kami membangun pengontrol digital yang memungkinkan pengguna untuk mengontrol fungsi seperti kecepatan motor dan waktu pengoperasian. Instruksi ini juga mencakup rangkaian penerima inframerah yang mendukung protokol NEC, di mana motor dapat dikendalikan dari tombol tekan atau dari sinyal yang diterima oleh pemancar inframerah.

Untuk melakukan ini, GreenPAK™ digunakan, SLG46620 berfungsi sebagai pengontrol dasar yang bertanggung jawab atas beragam fungsi ini: sirkuit multipleks untuk mengaktifkan satu kecepatan (dari tiga kecepatan), penghitung waktu mundur 3 periode, dan dekoder inframerah untuk menerima sinyal inframerah eksternal, yang mengekstrak dan menjalankan perintah yang diinginkan.

Jika kita melihat fungsi rangkaian, kita mencatat beberapa fungsi diskrit yang digunakan secara bersamaan: MUXing, timing, dan decoding IR. Produsen sering menggunakan banyak IC untuk membangun sirkuit elektronik karena kurangnya solusi unik yang tersedia dalam satu IC. Penggunaan IC GreenPAK memungkinkan produsen untuk menggunakan satu chip untuk memasukkan banyak fungsi yang diinginkan dan akibatnya mengurangi biaya sistem dan pengawasan manufaktur.

Sistem dengan semua fungsinya telah diuji untuk memastikan pengoperasian yang benar. Sirkuit akhir mungkin memerlukan modifikasi khusus atau elemen tambahan yang disesuaikan dengan motor yang dipilih.

Untuk memeriksa bahwa sistem beroperasi secara nominal, kasus uji untuk input telah dibuat dengan bantuan emulator perancang GreenPAK. Emulasi memverifikasi kasus uji yang berbeda untuk output, dan fungsionalitas dekoder IR dikonfirmasi. Desain akhir juga diuji dengan motor yang sebenarnya untuk konfirmasi.

Di bawah ini kami menjelaskan langkah-langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana chip GreenPAK telah diprogram untuk membuat dekoder IR untuk kontrol motor AC multi-kecepatan. Namun, jika Anda hanya ingin mendapatkan hasil pemrograman, unduh perangkat lunak GreenPAK untuk melihat File Desain GreenPAK yang sudah selesai. Colokkan GreenPAK Development Kit ke komputer Anda dan tekan program untuk membuat IC khusus untuk dekoder IR untuk kontrol motor AC multi-kecepatan.

Langkah 1: Motor Kipas AC 3-Kecepatan

Motor AC 3 kecepatan adalah motor fase tunggal yang dioperasikan oleh arus bolak-balik. Mereka sering digunakan dalam berbagai macam mesin rumah tangga seperti berbagai jenis kipas angin (kipas dinding, kipas meja, kipas kotak). Dibandingkan dengan motor DC, mengendalikan kecepatan pada motor arus bolak-balik relatif rumit karena frekuensi arus yang dikirim harus berubah untuk mengubah kecepatan motor. Peranti seperti kipas angin dan mesin pendingin biasanya tidak memerlukan granularitas halus dalam kecepatan, tetapi memerlukan langkah-langkah terpisah seperti kecepatan rendah, sedang, dan tinggi. Untuk aplikasi ini, motor kipas AC memiliki sejumlah kumparan built-in yang dirancang untuk beberapa kecepatan di mana perubahan dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya dilakukan dengan memberi energi pada kumparan kecepatan yang diinginkan.

Motor yang kami gunakan dalam proyek ini adalah motor AC 3 kecepatan yang memiliki 5 kabel: 3 kabel untuk kontrol kecepatan, 2 kabel untuk daya, dan kapasitor start seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2 di bawah ini. Beberapa produsen menggunakan kabel berkode warna standar untuk identifikasi fungsi. Lembar data motor akan menunjukkan informasi motor tertentu untuk identifikasi kabel.

Langkah 2: Analisis Proyek

Dalam Instruksi ini, IC GreenPAK dikonfigurasi untuk menjalankan perintah yang diberikan, diterima dari sumber seperti pemancar IR atau tombol eksternal, untuk menunjukkan salah satu dari tiga perintah:

On/Off: sistem dihidupkan atau dimatikan dengan setiap interpretasi dari perintah ini. Status On/Off akan dibalik dengan setiap sisi naik dari perintah On/Off.

Timer: timer dioperasikan selama 30, 60, dan 120 menit. Pada pulsa keempat pengatur waktu dimatikan, dan periode pengatur waktu kembali ke keadaan pengaturan waktu semula.

Kecepatan: Mengontrol kecepatan motor, secara berurutan mengulangi output yang diaktifkan dari kabel pemilihan kecepatan motor (1, 2, 3).

Langkah 3: Dekoder IR

Sirkuit dekoder IR dibangun untuk menerima sinyal dari pemancar IR eksternal dan untuk mengaktifkan perintah yang diinginkan. Kami mengadopsi protokol NEC karena popularitasnya di antara produsen. Protokol NEC menggunakan "jarak pulsa" untuk mengkodekan setiap bit; setiap pulsa membutuhkan 562,5 kita untuk ditransmisikan menggunakan sinyal pembawa frekuensi 38 kHz. Transmisi sinyal logika 1 membutuhkan waktu 2,25 ms sedangkan transmisi sinyal logika 0 membutuhkan waktu 1,125 ms. Gambar 3 mengilustrasikan transmisi kereta pulsa menurut protokol NEC. Ini terdiri dari 9 ms AGC burst, kemudian ruang 4,5 ms, lalu alamat 8-bit, dan akhirnya perintah 8-bit. Perhatikan bahwa alamat dan perintah ditransmisikan dua kali; yang kedua adalah komplemen 1 (semua bit dibalik) sebagai paritas untuk memastikan bahwa pesan yang diterima benar. LSB ditransmisikan terlebih dahulu dalam pesan.

Langkah 4: Desain GreenPAK

Bit relevan dari pesan yang diterima diekstraksi melalui beberapa tahap. Untuk memulai, permulaan pesan ditentukan dari 9ms AGC burst menggunakan CNT2 dan 2-bit LUT1. Jika ini telah terdeteksi, ruang 4,5 ms kemudian ditentukan melalui CNT6 dan 2L2. Jika header benar, output DFF0 disetel Tinggi untuk memungkinkan penerimaan alamat. Blok CNT9, 3L0, 3L3 dan P DLY0 digunakan untuk mengekstrak pulsa clock dari pesan yang diterima. Nilai bit diambil pada tepi naik sinyal IR_CLK, 0,845 ms dari tepi naik dari IR_IN.

Alamat yang diinterpretasikan kemudian dibandingkan dengan alamat yang disimpan dalam PGEN menggunakan 2LUT0. 2LUT0 adalah gerbang XOR, dan PGEN menyimpan alamat terbalik. Setiap bit PGEN secara berurutan dibandingkan dengan sinyal yang masuk, dan setiap hasil perbandingan disimpan di DFF2 bersama dengan tepi naik IR-CLK.

Jika ada kesalahan yang terdeteksi di alamat, output latch LUT5 SR 3-bit diubah ke Tinggi dengan tujuan untuk mencegah membandingkan sisa pesan (perintah). Jika alamat yang diterima cocok dengan alamat yang disimpan di PGEN, paruh kedua pesan (perintah & perintah terbalik) diarahkan ke SPI sehingga perintah yang diinginkan dapat dibaca dan dieksekusi. CNT5 dan DFF5 digunakan untuk menentukan akhir alamat dan awal perintah di mana 'Data penghitung' CNT5 sama dengan 18: 16 pulsa untuk alamat selain dua pulsa pertama (9ms, 4.5ms).

Jika alamat lengkap, termasuk header, telah diterima dan disimpan dengan benar di IC (dalam PGEN), output Gerbang 3L3 OR memberikan sinyal Low ke pin nCSB SPI untuk diaktifkan. SPI akibatnya mulai menerima perintah.

IC SLG46620 memiliki 4 register internal dengan panjang 8-bit dan dengan demikian memungkinkan untuk menyimpan empat perintah yang berbeda. DCMP1 digunakan untuk membandingkan perintah yang diterima dengan register internal dan pencacah biner 2-bit dirancang dengan output A1A0 yang terhubung ke MTRX SEL # 0 dan # 1 dari DCMP1 untuk membandingkan perintah yang diterima ke semua register secara berurutan dan terus menerus.

Dekoder dengan kait dibuat menggunakan DFF6, DFF7, DFF8 dan 2L5, 2L6, 2L7. Desain beroperasi sebagai berikut; jika A1A0=00 output SPI dibandingkan dengan register 3. Jika kedua nilai sama, DCMP1 memberikan sinyal High pada output EQ-nya. Karena A1A0=00, ini mengaktifkan 2L5, dan DFF6 akibatnya mengeluarkan sinyal High yang menunjukkan bahwa sinyal On/Off telah diterima. Demikian pula, untuk sinyal kontrol lainnya, CNT7 dan CNT8 dikonfigurasi sebagai 'Both Edge Delay' untuk menghasilkan waktu tunda dan memungkinkan DCMP1 mengubah status outputnya sebelum nilai output dipegang oleh DFF.

Nilai perintah On/Off disimpan di register 3, perintah timer di register 2, dan perintah speed di register 1.

Langkah 5: Kecepatan MUX

Untuk mengubah kecepatan, dibangun pencacah biner 2-bit yang pulsa inputnya diterima oleh tombol eksternal yang terhubung ke Pin4 atau dari sinyal kecepatan IR melalui P10 dari komparator perintah. Pada keadaan awal Q1Q0 =11, dan dengan menerapkan pulsa pada input pencacah dari 3bit LUT6, Q1Q0 berturut-turut menjadi 10, 01, dan kemudian keadaan 00. 3-bit LUT7 digunakan untuk melewati keadaan 00, mengingat hanya tiga kecepatan yang tersedia di motor yang dipilih. Sinyal On/Off harus High untuk mengaktifkan proses kontrol. Akibatnya, jika sinyal On/Off Rendah, output yang diaktifkan dinonaktifkan dan motor dimatikan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.

Langkah 6: Pengatur Waktu

Timer 3 periode (30 menit, 60 menit, 120 menit) diimplementasikan. Untuk membuat struktur kontrol, pencacah biner 2-bit menerima pulsa dari Tombol Timer eksternal yang terhubung ke Pin13 dan dari sinyal Timer IR. Penghitung menggunakan Pipe Delay1, di mana Out0 PD num sama dengan 1 dan Out1 PD num sama dengan 2 dengan memilih polaritas terbalik untuk Out1. Dalam keadaan awal Out1, Out0 = 10, Timer dinonaktifkan. Setelah itu, dengan menerapkan pulsa pada input CK untuk Pipe Delay1, status output berubah menjadi 11, 01, 00 berturut-turut, membalikkan CNT/DLY ke setiap status yang diaktifkan. CNT0, CNT3, CNT4 dikonfigurasi untuk beroperasi sebagai 'Rising Edge Delays' yang inputnya berasal dari output CNT1, yang dikonfigurasi untuk memberikan pulsa setiap 10 detik.

Untuk memiliki waktu tunda 30 menit:

30 x 60 = 1800 detik interval 10 detik = 180 bit

Oleh karena itu, Counter Data untuk CNT4 adalah 180, CNT3 adalah 360, dan CNT0 adalah 720. Setelah waktu tunda selesai, pulsa High ditransmisikan melalui 3L14 ke 3L11 yang menyebabkan sistem mati. Timer diatur ulang jika sistem dimatikan oleh tombol eksternal yang terhubung ke Pin12 atau oleh sinyal IR_ON/OFF.

*Anda dapat menggunakan relai triac atau solid state alih-alih relai elektromekanis jika Anda ingin menggunakan sakelar elektronik.

* Debouncer perangkat keras (kapasitor, resistor) digunakan untuk tombol tekan.

Langkah 7: Hasil

Sebagai langkah awal dalam evaluasi desain, digunakan Software Simulator GreenPAK. Tombol virtual dibuat pada input dan LED eksternal yang berlawanan dengan output pada papan pengembangan dipantau. Alat Signal Wizard digunakan untuk menghasilkan sinyal yang mirip dengan Format NEC untuk keperluan debugging.

Sinyal dengan pola 0x00FF5FA0 dihasilkan, di mana 0x00FF adalah alamat yang sesuai dengan alamat terbalik yang disimpan di PGEN, dan 0x5FA0 adalah perintah yang sesuai dengan perintah terbalik di register DCMP 3 untuk mengontrol fungsionalitas Nyala/Mati. Sistem dalam keadaan awal dalam keadaan OFF, tetapi setelah sinyal diterapkan, kami mencatat bahwa sistem menyala. Jika satu bit telah diubah di alamat dan sinyal diterapkan kembali, kami mencatat tidak ada yang terjadi (alamat tidak kompatibel).

Gambar 11 menampilkan papan setelah memulai Wizard Sinyal untuk satu kali (dengan perintah Nyala/Mati yang valid).

Kesimpulan

Instruksi ini berpusat pada konfigurasi IC GreenPAK yang dirancang untuk mengontrol Motor AC 3-kecepatan. Ini menggabungkan sejumlah fungsi seperti kecepatan bersepeda, menghasilkan timer 3 periode, dan membangun dekoder IR yang kompatibel dengan protokol NEC. GreenPAK telah menunjukkan efektivitas dalam mengintegrasikan beberapa fungsi, semuanya dalam solusi IC berbiaya rendah dan area kecil.