Décodeur IR pour multi

Les moteurs à courant alternatif monophasés se trouvent généralement dans les articles ménagers tels que les ventilateurs, et leur vitesse peut être facilement contrôlée lors de l'utilisation de plusieurs enroulements discrets pour des vitesses définies. Dans cet article, nous construisons un contrôleur numérique qui permet aux utilisateurs de contrôler des fonctions telles que la vitesse du moteur et le temps de fonctionnement. Cet article comprend également un circuit récepteur infrarouge prenant en charge le protocole NEC, dans lequel un moteur peut être contrôlé à partir de boutons poussoirs ou d'un signal reçu par un émetteur infrarouge.

Pour ce faire, un CI GreenPAK ™ SLG46620 est utilisé comme contrôleur de base en charge de ces diverses fonctions: un circuit multiplex pour activer une vitesse (sur trois vitesses), des comptes à rebours à 3 périodes et un décodeur infrarouge pour recevoir un signal infrarouge externe, qui extrait et exécute la commande souhaitée.

Si l'on regarde les fonctions du circuit, on note plusieurs fonctions discrètes employées simultanément: MUXing, timing et décodage IR. Les fabricants utilisent souvent de nombreux circuits intégrés pour construire le circuit électronique en raison du manque de solution unique disponible dans un seul circuit intégré. L'utilisation d'un circuit intégré GreenPAK permet aux fabricants d'utiliser une seule puce pour inclure de nombreuses fonctions souhaitées et par conséquent de réduire le coût du système et la supervision de la fabrication.

Le système avec toutes ses fonctions a été testé pour garantir son bon fonctionnement. Le circuit final peut nécessiter des modifications spéciales ou des éléments supplémentaires adaptés au moteur choisi.

Pour vérifier que le système fonctionne de manière nominale, des cas de test pour les entrées ont été générés à l'aide de l'émulateur de concepteur GreenPAK. L'émulation vérifie différents cas de test pour les sorties et la fonctionnalité du décodeur IR est confirmée. La conception finale est également testée avec un moteur réel pour confirmation.

Moteur de ventilateur CA à 3 vitesses

Les moteurs à courant alternatif à 3 vitesses sont des moteurs monophasés actionnés par un courant alternatif. Ils sont souvent utilisés dans une grande variété d'appareils ménagers tels que divers types de ventilateurs (ventilateur mural, ventilateur de table, ventilateur de boîte). Par rapport à un moteur à courant continu, le contrôle de la vitesse dans un moteur à courant alternatif est relativement compliqué car la fréquence du courant délivré doit changer pour changer la vitesse du moteur. Les appareils tels que les ventilateurs et les machines de réfrigération ne nécessitent généralement pas une granularité fine de la vitesse, mais nécessitent des étapes discrètes telles que des vitesses faibles, moyennes et élevées. Pour ces applications, les moteurs de ventilateur à courant alternatif ont plusieurs bobines intégrées conçues pour plusieurs vitesses où le passage d'une vitesse à une autre est accompli en alimentant la bobine de la vitesse souhaitée.

Le moteur que nous utilisons dans ce projet est un moteur à courant alternatif à 3 vitesses qui a 5 fils: 3 fils pour le contrôle de la vitesse, 2 fils pour l'alimentation et un condensateur de démarrage, comme illustré dans la figure 2 ci-dessous. Certains fabricants utilisent des fils à code couleur standard pour l'identification des fonctions. La fiche technique d'un moteur affichera les informations du moteur particulier pour l'identification des fils.

Analyse de projet

Dans cet article, un circuit intégré GreenPAK est configuré pour exécuter une commande donnée, reçue d'une source telle qu'un émetteur infrarouge ou un bouton externe, pour indiquer l'une des trois commandes suivantes:

Marche / Arrêt: le système est allumé ou éteint à chaque interprétation de cette commande. L'état Marche / Arrêt sera inversé à chaque front montant de la commande Marche / Arrêt.

Minuterie: la minuterie fonctionne pendant 30, 60 et 120 minutes. A la quatrième impulsion, la minuterie est désactivée et la période de la minuterie revient à l'état de synchronisation d'origine.

Vitesse: contrôle la vitesse du moteur, en répétant successivement la sortie activée à partir des fils de sélection de vitesse du moteur (1, 2, 3).

Décodeur IR

Un circuit de décodeur IR est construit pour recevoir des signaux d'un émetteur IR externe et pour activer la commande souhaitée. Nous avons adopté le protocole NEC en raison de sa popularité auprès des fabricants. Le protocole NEC utilise la "distance d'impulsion" pour coder chaque bit; chaque impulsion prend 562,5 us pour être transmise en utilisant le signal d'une porteuse de fréquence de 38 kHz. La transmission d'un signal logique 1 nécessite 2,25 ms tandis que la transmission d'un signal logique 0 prend 1,125 ms. La figure 3 illustre la transmission du train d'impulsions selon le protocole NEC. Il se compose d'une rafale AGC de 9 ms, puis d'un espace de 4,5 ms, puis de l'adresse 8 bits et enfin de la commande 8 bits. Notez que l'adresse et la commande sont transmises deux fois; la deuxième fois est le complément de 1 (tous les bits sont inversés) comme parité pour s'assurer que le message reçu est correct.Le LSB est transmis en premier dans le message.

Conception GreenPAK

La conception de l'IC a été intégrée au logiciel GreenPAK Designer gratuit basé sur l'interface graphique. Le fichier de conception complet peut être trouvé ici.

Les bits pertinents du message reçu sont extraits en plusieurs étapes. Pour commencer, le début du message est spécifié à partir d'une rafale AGC de 9 ms en utilisant CNT2 et LUT1 2 bits. Si cela a été détecté, un espace de 4,5 ms est alors spécifié via CNT6 et 2L2. Si l'en-tête est correct, la sortie DFF0 est réglée sur High pour permettre la réception de l'adresse. Les blocs CNT9, 3L0, 3L3 et P DLY0 sont utilisés pour extraire les impulsions d'horloge du message reçu. La valeur du bit est prise au front montant du signal IR_CLK, à 0,845 ms du front montant de IR_IN.

L'adresse interprétée est ensuite comparée à une adresse stockée dans le PGEN à l'aide de 2LUT0. 2LUT0 est une porte XOR et le PGEN stocke l'adresse inversée. Chaque bit du PGEN est comparé séquentiellement au signal entrant, et le résultat de chaque comparaison est stocké dans DFF2 avec le front montant de IR-CLK.

Dans le cas où une erreur a été détectée dans l'adresse, la sortie de verrouillage LUT5 SR 3 bits est changée en haut pour empêcher la comparaison du reste du message (la commande). Si l'adresse reçue correspond à l'adresse stockée dans PGEN, la seconde moitié du message (commande et commande inversée) est dirigée vers SPI de sorte que la commande souhaitée peut être lue et exécutée. CNT5 et DFF5 sont utilisés pour spécifier la fin de l'adresse et le début de la commande où «Données de compteur» de CNT5 est égal à 18:16 impulsions pour l'adresse en plus des deux premières impulsions (9 ms, 4,5 ms).

Si l'adresse complète, y compris l'en-tête, a été correctement reçue et stockée dans l'IC (dans PGEN), la sortie 3L3 OR Gate donne le signal Low à la broche nCSB de SPI à activer. Le SPI commence par conséquent à recevoir la commande.

Le CI SLG46620 dispose de 4 registres internes de 8 bits de longueur et il est ainsi possible de stocker quatre commandes différentes. DCMP1 est utilisé pour comparer la commande reçue aux registres internes et un compteur binaire à 2 bits est conçu dont les sorties A1A0 sont connectées aux MTRX SEL # 0 et # 1 de DCMP1 pour comparer la commande reçue à tous les registres successivement et en continu.

Un décodeur avec verrou a été construit en utilisant DFF6, DFF7, DFF8 et 2L5, 2L6, 2L7. La conception fonctionne comme suit; si A1A0 = 00 , la sortie SPI est comparée au registre 3. Si les deux valeurs sont égales, DCMP1 donne un signal High à sa sortie EQ. Puisque A1A0 = 00 , cela active 2L5, et DFF6 émet par conséquent un signal haut indiquant que le signal marche / arrêt a été reçu. De même, pour le reste des signaux de commande, CNT7 et CNT8 sont configurés en tant que `` Both Edge Delay '' pour générer un retard et permettre au DCMP1 de changer l'état de sa sortie avant que la valeur de la sortie ne soit maintenue par les DFF.

La valeur de la commande Marche / Arrêt est stockée dans le registre 3, la commande de minuterie dans le registre 2 et la commande de vitesse dans le registre 1.

Vitesse MUX

Pour changer de vitesse, un compteur binaire à 2 bits a été construit dont l'impulsion d'entrée est reçue par le bouton externe qui est connecté à la broche 4 ou du signal de vitesse IR via P10 à partir du comparateur de commandes. Dans l'état initial Q1Q0 = 11 , et en appliquant une impulsion sur l'entrée du compteur à partir de LUT6 3 bits, Q1Q0 devient successivement 10, 01, puis l'état 00. La LUT7 3 bits a été utilisée pour sauter les états 00, étant donné que seules trois vitesses sont disponibles dans le moteur choisi. Le signal marche / arrêt doit être élevé pour activer le processus de contrôle. Par conséquent, si le signal Marche / Arrêt est Bas, la sortie activée est désactivée et le moteur est arrêté comme illustré à la Figure 6.

Minuteur

Une minuterie à 3 périodes (30 min, 60 min, 120 min) est implémentée. Pour créer la structure de contrôle, un compteur binaire à 2 bits reçoit des impulsions d'un bouton de minuterie externe connecté à la broche 13 et du signal de minuterie IR. Le compteur utilise Pipe Delay1, où Out0 PD num est égal à 1 et Out1 PD num est égal à 2 en sélectionnant une polarité inversée pour Out1. Dans l'état initial Out1, Out0 = 10 , le Timer est désactivé. Après cela, en appliquant une impulsion sur l'entrée CK pour Pipe Delay1, l'état de sortie passe successivement à 11,01,00, inversant le CNT / DLY à chaque état activé. CNT0, CNT3, CNT4 ont été configurés pour fonctionner comme des «délais de front montant» dont l'entrée provient de la sortie de CNT1, qui est configuré pour donner une impulsion toutes les 10 secondes.

Pour avoir un délai de 30 minutes:

30 x 60 = 1800 secondes ÷ intervalles de 10 secondes = 180 bits

Par conséquent, les données de compteur pour CNT4 sont 180, CNT3 est 360 et CNT0 est 720. Une fois la temporisation terminée, une impulsion haute est transmise via 3L14 à 3L11 provoquant l'arrêt du système. Les minuteries sont réinitialisées si le système est éteint par le bouton externe connecté à la broche 12 ou par le signal IR_ON / OFF.

* Vous pouvez utiliser un triac ou un relais à semi-conducteurs au lieu d'un relais électromécanique si vous souhaitez utiliser un interrupteur électronique.

* Un anti-rebond matériel (condensateur, résistance) a été utilisé pour les boutons-poussoirs.

Résultats

Comme première étape de l'évaluation de la conception, le simulateur de logiciel GreenPAK a été utilisé. Des boutons virtuels ont été créés sur les entrées et les LED externes opposées aux sorties de la carte de développement ont été surveillées. L'outil Assistant Signal a été utilisé pour générer un signal similaire au format NEC dans un souci de débogage.

Un signal avec le modèle 0x00FF5FA0 a été généré, où 0x00FF est l'adresse correspondant à l'adresse inversée stockée dans le PGEN, et 0x5FA0 est la commande correspondant à la commande inversée dans le registre DCMP 3 pour contrôler la fonctionnalité On / Off. Le système à l'état initial est à l'état OFF, mais après l'application du signal, nous notons que le système se met en marche. Si un seul bit a été modifié dans l'adresse et que le signal a été réappliqué, nous constatons que rien ne se passe (adresse incompatible).

Après avoir démarré l'assistant de signal une fois (avec une commande marche / arrêt valide):

Conclusion

Cet article se concentre sur la configuration d'un circuit intégré GreenPAK conçu pour contrôler un moteur à courant alternatif à 3 vitesses. Il intègre plusieurs fonctions telles que le cyclage des vitesses, la génération d'une minuterie à 3 périodes et la construction d'un décodeur IR compatible avec le protocole NEC. Le GreenPAK a démontré son efficacité à intégrer plusieurs fonctions, le tout dans une solution IC à faible coût et de petite surface.