جهاز فك ترميز الأشعة تحت الحمراء متعدد

توجد محركات التيار المتردد أحادية الطور عادةً في الأدوات المنزلية مثل المراوح ، ويمكن التحكم في سرعتها بسهولة عند استخدام عدة لفات منفصلة لسرعات محددة. في هذه المقالة ، نبني وحدة تحكم رقمية تتيح للمستخدمين التحكم في وظائف مثل سرعة المحرك ووقت التشغيل. تتضمن هذه المقالة أيضًا دائرة استقبال الأشعة تحت الحمراء التي تدعم بروتوكول NEC ، حيث يمكن التحكم في المحرك من أزرار الضغط أو إشارة يستقبلها مرسل الأشعة تحت الحمراء.

لتنفيذ ذلك ، يتم استخدام GreenPAK ™ SLG46620 IC كوحدة تحكم أساسية مسؤولة عن هذه الوظائف المتنوعة: دائرة متعددة الإرسال لتنشيط سرعة واحدة (من ثلاث سرعات) ، وموقتات للعد التنازلي لمدة 3 فترات ، وجهاز فك ترميز الأشعة تحت الحمراء لاستقبال إشارة الأشعة تحت الحمراء الخارجية ، والتي تستخرج وتنفذ الأمر المطلوب.

إذا نظرنا إلى وظائف الدائرة ، نلاحظ العديد من الوظائف المنفصلة المستخدمة في وقت واحد: MUXing والتوقيت وفك تشفير الأشعة تحت الحمراء. غالبًا ما يستخدم المصنعون العديد من الدوائر المتكاملة لبناء الدائرة الإلكترونية بسبب عدم وجود حل فريد متاح داخل دائرة متكاملة واحدة. يتيح استخدام GreenPAK IC للمصنعين استخدام شريحة واحدة لتضمين العديد من الوظائف المرغوبة ، وبالتالي تقليل تكلفة النظام والإشراف على التصنيع.

تم اختبار النظام بجميع وظائفه لضمان التشغيل السليم. قد تتطلب الدائرة النهائية تعديلات خاصة أو عناصر إضافية مصممة خصيصًا للمحرك المختار.

للتحقق من أن النظام يعمل بشكل رمزي ، تم إنشاء حالات اختبار للمدخلات بمساعدة محاكي مصمم GreenPAK. تتحقق المحاكاة من حالات الاختبار المختلفة للمخرجات ، ويتم تأكيد وظيفة وحدة فك ترميز IR. يتم أيضًا اختبار التصميم النهائي باستخدام محرك فعلي للتأكيد.

محرك مروحة تيار متردد 3 سرعات

محركات التيار المتردد ثلاثية السرعات هي محركات أحادية الطور يتم تشغيلها بواسطة تيار متناوب. غالبًا ما يتم استخدامها في مجموعة متنوعة من الأجهزة المنزلية مثل أنواع مختلفة من المراوح (مروحة حائط ، مروحة طاولة ، مروحة صندوقية). بالمقارنة مع محرك DC ، فإن التحكم في السرعة في محرك تيار متناوب معقد نسبيًا نظرًا لأن تردد التيار المسلم يجب أن يتغير لتغيير سرعة المحرك. عادةً لا تتطلب الأجهزة مثل المراوح وآلات التبريد دقة عالية في السرعة ، ولكنها تتطلب خطوات منفصلة مثل السرعات المنخفضة والمتوسطة والعالية. لهذه التطبيقات ، تحتوي محركات مروحة التيار المتردد على عدة ملفات مدمجة مصممة لسرعات متعددة حيث يتم التغيير من سرعة إلى أخرى عن طريق تنشيط ملف السرعة المطلوبة.

المحرك الذي نستخدمه في هذا المشروع هو محرك تيار متردد بثلاث سرعات يحتوي على 5 أسلاك: 3 أسلاك للتحكم في السرعة ، وسلكان للطاقة ، ومكثف بدء كما هو موضح في الشكل 2 أدناه. تستخدم بعض الشركات المصنعة الأسلاك القياسية ذات الرموز اللونية لتحديد الوظيفة. ستعرض ورقة بيانات المحرك معلومات المحرك المعينة للتعرف على الأسلاك.

تحليل المشروع

في هذه المقالة ، تم تكوين GreenPAK IC لتنفيذ أمر معين ، يتم استلامه من مصدر مثل جهاز إرسال IR أو زر خارجي ، للإشارة إلى أحد الأوامر الثلاثة:

تشغيل / إيقاف: يتم تشغيل النظام أو إيقاف تشغيله مع كل تفسير لهذا الأمر. سيتم عكس حالة التشغيل / الإيقاف مع كل حافة صاعدة لأمر التشغيل / الإيقاف.

المؤقت: يعمل المؤقت لمدة 30 و 60 و 120 دقيقة. عند النبضة الرابعة ، يتم إيقاف تشغيل المؤقت ، وتعود فترة المؤقت إلى حالة التوقيت الأصلية.

السرعة: تتحكم في سرعة المحرك ، وتقوم على التوالي بتكرار الإخراج المنشط من أسلاك اختيار سرعة المحرك (1،2،3)

فك الأشعة تحت الحمراء

تم تصميم دائرة فك ترميز IR لتلقي إشارات من مرسل IR خارجي ولتفعيل الأمر المطلوب. اعتمدنا بروتوكول NEC بسبب شعبيته بين الشركات المصنعة. يستخدم بروتوكول NEC "مسافة النبض" لترميز كل بت ؛ تأخذ كل نبضة 562.5 لنا ليتم إرسالها باستخدام إشارة ناقل تردد 38 كيلو هرتز. يتطلب إرسال إشارة منطقية 1 2.25 مللي ثانية بينما يستغرق إرسال إشارة منطقية 0 1.125 مللي ثانية. يوضح الشكل 3 إرسال قطار النبض وفقًا لبروتوكول NEC. ويتكون من 9 مللي ثانية من اندفاع AGC ، ثم مسافة 4.5 مللي ثانية ، ثم عنوان 8 بت ، وأخيرًا الأمر 8 بت. لاحظ أنه يتم إرسال العنوان والأمر مرتين ؛ المرة الثانية هي مكمل 1 (يتم عكس جميع البتات) كتكافؤ لضمان صحة الرسالة المستلمة.يتم إرسال LSB أولاً في الرسالة.

تصميم GreenPAK

تم بناء تصميم IC في برنامج GreenPAK Designer المجاني القائم على واجهة المستخدم الرسومية. يمكن العثور على ملف التصميم الكامل هنا.

يتم استخراج البتات ذات الصلة للرسالة المستلمة عبر عدة مراحل. للبدء ، يتم تحديد بداية الرسالة من 9 مللي ثانية من اندفاع AGC باستخدام CNT2 و 2 بت LUT1. إذا تم اكتشاف هذا ، فسيتم تحديد مساحة 4.5 مللي ثانية من خلال CNT6 و 2L2. إذا كان الرأس صحيحًا ، يتم تعيين إخراج DFF0 على مرتفع للسماح باستقبال العنوان. تُستخدم الكتل CNT9 و 3 L0 و 3 L3 و P DLY0 لاستخراج نبضات الساعة من الرسالة المستلمة. يتم أخذ قيمة البت عند الحافة الصاعدة لإشارة IR_CLK ، 0.845 مللي ثانية من الحافة الصاعدة من IR_IN.

ثم تتم مقارنة العنوان المفسر بالعنوان المخزن في PGEN باستخدام 2LUT0. 2LUT0 هي بوابة XOR ، ويقوم PGEN بتخزين العنوان المقلوب. تتم مقارنة كل بت من PGEN بشكل تسلسلي بالإشارة الواردة ، ويتم تخزين نتيجة كل مقارنة في DFF2 جنبًا إلى جنب مع الحافة الصاعدة لـ IR-CLK.

في حالة اكتشاف أي خطأ في العنوان ، يتم تغيير خرج مزلاج LUT5 SR ذي 3 بتات إلى مرتفع لمنع مقارنة بقية الرسالة (الأمر). إذا تطابق العنوان المستلم مع العنوان المخزن في PGEN ، فسيتم توجيه النصف الثاني من الرسالة (الأمر والأمر المقلوب) إلى SPI حتى يمكن قراءة الأمر المطلوب وتنفيذه. يتم استخدام CNT5 و DFF5 لتحديد نهاية العنوان وبداية الأمر حيث تساوي "بيانات العداد" لـ CNT5 نبضات 18:16 للعنوان بالإضافة إلى النبضتين الأوليين (9 مللي ثانية ، 4.5 مللي ثانية).

إذا تم استلام العنوان الكامل ، بما في ذلك الرأس ، وتخزينه بشكل صحيح في IC (في PGEN) ، فإن خرج 3L3 OR Gate يعطي الإشارة منخفضة إلى دبوس nCSB الخاص بـ SPI ليتم تنشيطه. وبالتالي يبدأ SPI في تلقي الأمر.

يحتوي SLG46620 IC على 4 سجلات داخلية بطول 8 بت وبالتالي من الممكن تخزين أربعة أوامر مختلفة. يتم استخدام DCMP1 لمقارنة الأمر المستلم بالسجلات الداخلية وتم تصميم العداد الثنائي 2 بت الذي يتم توصيل مخرجات A1A0 الخاصة به بـ MTRX SEL # 0 و # 1 من DCMP1 لمقارنة الأمر المستلم بجميع السجلات على التوالي وبشكل مستمر.

تم إنشاء وحدة فك ترميز مع مزلاج باستخدام DFF6 و DFF7 و DFF8 و 2 L5 و 2 L6 و 2 L7. يعمل التصميم على النحو التالي ؛ إذا كان A1A0 = 00 ، تتم مقارنة خرج SPI بالتسجيل 3. إذا كانت كلتا القيمتين متساويتين ، يعطي DCMP1 إشارة عالية عند خرج EQ الخاص به. نظرًا لأن A1A0 = 00 ، يؤدي ذلك إلى تنشيط 2L5 ، وبالتالي ينتج DFF6 إشارة عالية تشير إلى استلام إشارة التشغيل / الإيقاف. وبالمثل ، بالنسبة لبقية إشارات التحكم ، تم تكوين CNT7 و CNT8 على أنهما "كلاهما تأخير الحافة" لتوليد تأخير زمني والسماح لـ DCMP1 بتغيير حالة مخرجاته قبل أن يتم الاحتفاظ بقيمة المخرجات بواسطة DFFs.

يتم تخزين قيمة أمر التشغيل / الإيقاف في السجل 3 ، وأمر المؤقت في السجل 2 ، والأمر السرعة في السجل 1.

سرعة مكس

لتبديل السرعات ، تم بناء عداد ثنائي 2 بت يتم استقبال نبض الإدخال بواسطة الزر الخارجي المتصل بـ Pin4 أو من إشارة سرعة IR عبر P10 من مقارنة الأوامر. في الحالة الأولية Q1Q0 = 11 ، وبتطبيق نبضة على مدخل العداد من LUT6 3 بت ، يصبح Q1Q0 على التوالي 10 ، 01 ، ثم الحالة 00. تم استخدام 3 بت LUT7 لتخطي حالات 00 ، بالنظر إلى توفر ثلاث سرعات فقط في المحرك المختار. يجب أن تكون إشارة التشغيل / الإيقاف عالية لتفعيل عملية التحكم. وبالتالي ، إذا كانت إشارة التشغيل / الإيقاف منخفضة ، فسيتم تعطيل الخرج النشط ويتم إيقاف تشغيل المحرك كما هو موضح في الشكل 6.

الموقت

تم تنفيذ مؤقت من 3 فترات (30 دقيقة ، 60 دقيقة ، 120 دقيقة). لإنشاء هيكل التحكم ، يستقبل عداد ثنائي 2 بت نبضات من زر مؤقت خارجي متصل بـ Pin13 ومن إشارة IR Timer. يستخدم العداد الأنبوب Delay1 ، حيث يساوي Out0 PD عدد 1 و Out1 PD عدد يساوي 2 عن طريق تحديد قطبية معكوسة لـ Out1. في الحالة الأولية Out1 ، Out0 = 10 ، يتم تعطيل المؤقت. بعد ذلك ، من خلال تطبيق نبضة على المدخلات CK لـ Pipe Delay1 ، تتغير حالة الإخراج إلى 11،01،00 على التوالي ، مما يؤدي إلى عكس CNT / DLY إلى كل حالة نشطة. تم تكوين CNT0 و CNT3 و CNT4 للعمل كـ "Rising Edge Delays" التي تنشأ مدخلاتها من إخراج CNT1 ، والذي تم تكوينه لإعطاء نبضة كل 10 ثوانٍ.

للحصول على تأخير لمدة 30 دقيقة:

30 × 60 = 1800 ثانية ÷ فترات 10 ثوان = 180 بت

لذلك ، فإن بيانات العداد لـ CNT4 هي 180 ، و CNT3 هي 360 ، و CNT0 تساوي 720. بمجرد انتهاء التأخير الزمني ، يتم إرسال نبضة عالية عبر 3L14 إلى 3L11 مما يتسبب في إيقاف تشغيل النظام. يتم إعادة ضبط المؤقتات إذا تم إيقاف تشغيل النظام بواسطة الزر الخارجي المتصل بـ Pin12 أو عن طريق إشارة IR_ON / OFF.

* يمكنك استخدام مرحل التيرستورات أو مرحل الحالة الصلبة بدلاً من مرحل كهروميكانيكي إذا كنت ترغب في استخدام مفتاح إلكتروني.

* تم استخدام مزيل أجهزة (مكثف ، مقاوم) لأزرار الضغط.

النتائج

كخطوة أولى في تقييم التصميم ، تم استخدام GreenPAK Software Simulator. تم إنشاء أزرار افتراضية على المدخلات وتمت مراقبة مصابيح LED الخارجية المقابلة للمخرجات على لوحة التطوير. تم استخدام أداة Signal Wizard لتوليد إشارة مشابهة لتنسيق NEC من أجل تصحيح الأخطاء.

تم إنشاء إشارة بالنمط 0x00FF5FA0 ، حيث يكون 0x00FF هو العنوان المقابل للعنوان المقلوب المخزن في PGEN ، و 0x5FA0 هو الأمر المقابل للأمر المقلوب في سجل DCMP 3 للتحكم في وظيفة التشغيل / الإيقاف. النظام في الحالة الأولية في حالة إيقاف التشغيل ، ولكن بعد تطبيق الإشارة ، نلاحظ أن النظام يتم تشغيله. إذا تم تغيير بت واحد في العنوان وتمت إعادة تطبيق الإشارة ، فإننا نلاحظ عدم حدوث أي شيء (عنوان غير متوافق).

بعد بدء معالج الإشارة لمرة واحدة (باستخدام أمر تشغيل / إيقاف صالح):

استنتاج

تركز هذه المقالة على تكوين GreenPAK IC المصمم للتحكم في محرك AC بثلاث سرعات. إنه يشتمل على العديد من الوظائف مثل سرعات ركوب الدراجات ، وإنشاء مؤقت لمدة 3 فترات ، وإنشاء وحدة فك ترميز IR متوافقة مع بروتوكول NEC. لقد أثبت GreenPAK فعاليته في دمج العديد من الوظائف ، كل ذلك في حل IC منخفض التكلفة ومنطقة صغيرة.