단상 교류 모터는 일반적으로 팬과 같은 가정 용품에서 발견되며 설정된 속도에 대해 여러 개의 개별 권선을 사용할 때 속도를 쉽게 제어 할 수 있습니다. 이 기사에서는 사용자가 모터 속도 및 작동 시간과 같은 기능을 제어 할 수있는 디지털 컨트롤러를 구축합니다. 이 문서에는 NEC 프로토콜을 지원하는 적외선 수신기 회로도 포함되어 있습니다. 여기서 모터는 푸시 버튼 또는 적외선 송신기에서 수신 한 신호로 제어 할 수 있습니다.
이를 수행하기 위해 GreenPAK ™ SLG46620 IC는 이러한 다양한 기능을 담당하는 기본 컨트롤러로 사용됩니다. 하나의 속도 (3 개 속도 중)를 활성화하는 다중 회로, 3주기 카운트 다운 타이머 및 수신을위한 적외선 디코더 원하는 명령을 추출하고 실행하는 외부 적외선 신호.
회로의 기능을 살펴보면 MUXing, 타이밍 및 IR 디코딩과 같은 여러 개별 기능이 동시에 사용됩니다. 제조업체는 단일 IC 내에 사용 가능한 고유 한 솔루션이 없기 때문에 전자 회로를 구축하기 위해 많은 IC를 사용하는 경우가 많습니다. GreenPAK IC를 사용하면 제조업체는 원하는 많은 기능을 포함하기 위해 단일 칩을 사용할 수 있으며 결과적으로 시스템 비용과 제조 감독을 줄일 수 있습니다.
모든 기능을 갖춘 시스템은 적절한 작동을 보장하기 위해 테스트되었습니다. 최종 회로에는 선택한 모터에 맞는 특수 수정 또는 추가 요소가 필요할 수 있습니다.
시스템이 정상적으로 작동하는지 확인하기 위해 입력에 대한 테스트 케이스가 GreenPAK 디자이너 에뮬레이터의 도움으로 생성되었습니다. 에뮬레이션은 출력에 대한 다양한 테스트 사례를 확인하고 IR 디코더의 기능을 확인합니다. 최종 설계는 확인을 위해 실제 모터로 테스트됩니다.
3 단 AC 팬 모터
3 단 AC 모터는 교류로 작동하는 단상 모터입니다. 다양한 유형의 팬 (벽 팬, 테이블 팬, 박스 팬)과 같은 다양한 가정용 기계에 자주 사용됩니다. DC 모터에 비해 교류 모터의 속도 제어는 모터 속도를 변경하기 위해 전달 된 전류의 주파수를 변경해야하기 때문에 상대적으로 복잡합니다. 팬 및 냉동 기계와 같은 기기는 일반적으로 속도에있어 세분화가 필요하지 않지만 저속, 중속 및 고속과 같은 개별 단계가 필요합니다. 이러한 응용 분야의 경우 AC 팬 모터에는 원하는 속도의 코일에 전원을 공급하여 한 속도에서 다른 속도로 변경하는 여러 속도를 위해 설계된 여러 내장 코일이 있습니다.
이 프로젝트에서 사용하는 모터는 아래 그림 2와 같이 속도 제어용 3 개 와이어, 전원용 2 개 와이어, 시작 커패시터 1 개의 5 개 와이어로 구성된 3 단 AC 모터입니다. 일부 제조업체는 기능 식별을 위해 표준 색상 코드 와이어를 사용합니다. 모터의 데이터 시트에는 와이어 식별을위한 특정 모터의 정보가 표시됩니다.
프로젝트 분석
이 기사에서 GreenPAK IC는 IR 송신기 또는 외부 버튼과 같은 소스로부터받은 주어진 명령을 실행하여 다음 세 명령 중 하나를 나타내도록 구성됩니다.
켜기 / 끄기: 이 명령을 해석 할 때마다 시스템이 켜지거나 꺼집니다. On / Off 명령이 상승 할 때마다 On / Off 상태가 반전됩니다.
타이머: 타이머가 30 분, 60 분, 120 분 동안 작동합니다. 네 번째 펄스에서 타이머가 꺼지고 타이머 기간이 원래 타이밍 상태로 되돌아갑니다.
속도: 모터의 속도를 제어하여 모터의 속도 선택 와이어 (1,2,3)에서 활성화 된 출력을 연속적으로 반복합니다.
IR 디코더
IR 디코더 회로는 외부 IR 송신기로부터 신호를 수신하고 원하는 명령을 활성화하도록 제작되었습니다. 우리는 제조업체들 사이에서 인기가 있기 때문에 NEC 프로토콜을 채택했습니다. NEC 프로토콜은 "펄스 거리"를 사용하여 모든 비트를 인코딩합니다. 각 펄스는 38kHz 주파수 반송파의 신호를 사용하여 전송되는 데 562.5 us가 걸립니다. 로직 1 신호의 전송에는 2.25ms가 필요하고 로직 0 신호의 전송에는 1.125ms가 필요합니다. 그림 3은 NEC 프로토콜에 따른 펄스열 전송을 보여줍니다. 9ms AGC 버스트, 4.5ms 공간, 8 비트 주소, 마지막으로 8 비트 명령으로 구성됩니다. 주소와 명령은 두 번 전송됩니다. 두 번째는 수신 된 메시지가 올바른지 확인하기위한 패리티로서 1의 보수 (모든 비트가 반전 됨)입니다.LSB는 메시지에서 먼저 전송됩니다.
GreenPAK 디자인
IC 설계는 무료 GUI 기반 GreenPAK Designer 소프트웨어로 구축되었습니다. 전체 디자인 파일은 여기에서 찾을 수 있습니다.
수신 된 메시지의 관련 비트는 여러 단계에 걸쳐 추출됩니다. 시작하려면 메시지의 시작 부분이 CNT2 및 2 비트 LUT1을 사용하는 9ms AGC 버스트에서 지정됩니다. 이것이 감지되면 CNT6 및 2L2를 통해 4.5ms 공간이 지정됩니다. 헤더가 정확하면 DFF0 출력이 High로 설정되어 주소를 수신 할 수 있습니다. 블록 CNT9, 3L0, 3L3 및 P DLY0은 수신 된 메시지에서 클럭 펄스를 추출하는 데 사용됩니다. 비트 값은 IR_IN에서 상승 에지에서 0.845ms 인 IR_CLK 신호의 상승 에지에서 가져옵니다.
해석 된 주소는 2LUT0을 사용하여 PGEN에 저장된 주소와 비교됩니다. 2LUT0은 XOR 게이트이고 PGEN은 반전 된 주소를 저장합니다. PGEN의 각 비트는 들어오는 신호와 순차적으로 비교되며 각 비교 결과는 IR-CLK의 상승 에지와 함께 DFF2에 저장됩니다.
주소에서 오류가 감지되면 3 비트 LUT5 SR 래치 출력이 High로 변경되어 나머지 메시지 (명령)를 비교하지 못합니다. 수신 된 주소가 PGEN에 저장된 주소와 일치하면 메시지의 두 번째 절반 (명령 및 반전 된 명령)이 SPI로 보내져 원하는 명령을 읽고 실행할 수 있습니다. CNT5 및 DFF5는 주소의 끝과 명령의 시작을 지정하는 데 사용됩니다. 여기서 CNT5의 '카운터 데이터'는 처음 두 개의 펄스 (9ms, 4.5ms)에 추가하여 주소에 대한 18:16 펄스와 같습니다.
헤더를 포함한 전체 주소가 올바르게 수신되어 IC (PGEN)에 저장되면 3L3 OR 게이트 출력은 활성화 될 SPI의 nCSB 핀에 Low 신호를 제공합니다. 결과적으로 SPI는 명령 수신을 시작합니다.
SLG46620 IC에는 8 비트 길이의 4 개의 내부 레지스터가 있으므로 4 개의 서로 다른 명령을 저장할 수 있습니다. DCMP1은 수신 된 명령을 내부 레지스터와 비교하는 데 사용되며 A1A0 출력이 DCMP1의 MTRX SEL # 0 및 # 1에 연결된 2 비트 바이너리 카운터가 설계되어 수신 된 명령을 모든 레지스터와 연속적으로 그리고 연속적으로 비교합니다.
래치가있는 디코더는 DFF6, DFF7, DFF8 및 2L5, 2L6, 2L7을 사용하여 구성되었습니다. 디자인은 다음과 같이 작동합니다. 만약 A1A0 = 00이 두 값이 동일한 경우, SPI 출력을 3 레지스터와 비교되어, 그 DCMP1 EQ 출력에서 하이 신호를 제공한다. A1A0 = 00 이므로 2L5가 활성화되고 DFF6은 결과적으로 신호 On / Off가 수신되었음을 나타내는 High 신호를 출력합니다. 마찬가지로 나머지 제어 신호에 대해 CNT7 및 CNT8은 시간 지연을 생성하고 DFF가 출력 값을 유지하기 전에 DCMP1이 출력 상태를 변경할 수 있도록 'Both Edge Delay'로 구성됩니다.
On / Off 명령의 값은 레지스터 3에, 타이머 명령은 레지스터 2에, 속도 명령은 레지스터 1에 저장됩니다.
속도 MUX
속도를 전환하기 위해 입력 펄스가 Pin4에 연결된 외부 버튼 또는 명령 비교기에서 P10을 통한 IR 속도 신호에서 수신되는 2 비트 바이너리 카운터가 구축되었습니다. 초기 상태 Q1Q0 = 11 에서 3 비트 LUT6의 카운터 입력에 펄스를 적용하면 Q1Q0이 연속적으로 10, 01이 된 다음 00 상태가됩니다. 선택한 모터에서 세 가지 속도 만 사용할 수 있다는 점을 고려할 때 3 비트 LUT7을 사용하여 00 상태를 건너 뜁니다. 제어 프로세스를 활성화하려면 On / Off 신호가 High 여야합니다. 결과적으로 On / Off 신호가 Low이면 활성화 된 출력이 비활성화되고 그림 6과 같이 모터가 꺼집니다.
시간제 노동자
3주기 타이머 (30 분, 60 분, 120 분)가 구현됩니다. 제어 구조를 생성하기 위해 2 비트 바이너리 카운터는 Pin13에 연결된 외부 타이머 버튼과 IR 타이머 신호로부터 펄스를 수신합니다. 카운터는 Out1에 대해 반전 된 극성을 선택하여 Out0 PD num이 1이고 Out1 PD num이 2 인 Pipe Delay1을 사용합니다. 초기 상태 Out1, Out0 = 10 에서는 타이머가 비활성화됩니다. 그 후 Pipe Delay1의 입력 CK에 펄스를 적용하면 출력 상태가 11,01,00으로 연속적으로 변경되어 CNT / DLY가 모든 활성화 된 상태로 반전됩니다. CNT0, CNT3, CNT4는 10 초마다 펄스를 제공하도록 구성된 CNT1의 출력에서 입력이 시작되는 '상승 에지 지연'으로 작동하도록 구성되었습니다.
30 분의 지연 시간을 가지려면:
30 x 60 = 1800 초 ÷ 10 초 간격 = 180 비트
따라서 CNT4의 카운터 데이터는 180, CNT3는 360, CNT0은 720입니다. 시간 지연이 완료되면 3L14에서 3L11까지 High 펄스가 전송되어 시스템이 꺼집니다. 타이머는 Pin12에 연결된 외부 버튼 또는 IR_ON / OFF 신호로 시스템이 꺼지면 재설정됩니다.
* 전자 스위치를 사용하려는 경우 전기 기계식 릴레이 대신 트라이 악 또는 솔리드 스테이트 릴레이를 사용할 수 있습니다.
* 푸시 버튼에는 하드웨어 디 바운서 (커패시터, 저항기)가 사용되었습니다.
결과
설계 평가의 첫 번째 단계로 GreenPAK 소프트웨어 시뮬레이터가 사용되었습니다. 입력에 가상 버튼이 생성되었고 개발 보드의 출력과 반대되는 외부 LED가 모니터링되었습니다. 신호 마법사 도구는 디버깅을 위해 NEC 형식과 유사한 신호를 생성하는 데 사용되었습니다.
0x00FF5FA0 패턴의 신호가 생성되었습니다. 여기서 0x00FF는 PGEN에 저장된 반전 된 주소에 해당하는 주소이고 0x5FA0은 On / Off 기능을 제어하기위한 DCMP 레지스터 3의 반전 된 명령에 해당하는 명령입니다. 초기 상태의 시스템은 OFF 상태이지만 신호가인가되면 시스템이 ON 상태가됩니다. 주소에서 단일 비트가 변경되고 신호가 다시 적용되면 아무 일도 일어나지 않습니다 (호환되지 않는 주소).
신호 마법사를 한 번 시작한 후 (유효한 켜기 / 끄기 명령 사용):
결론
이 기사에서는 3 단 AC 모터를 제어하도록 설계된 GreenPAK IC의 구성에 중점을 둡니다. 사이클링 속도, 3주기 타이머 생성, NEC 프로토콜과 호환되는 IR 디코더 구성과 같은 여러 기능을 통합합니다. GreenPAK는 저렴한 비용과 작은 면적의 IC 솔루션으로 여러 기능을 통합하는 데 효과가 있음을 입증했습니다.