DIY motor se rigtingwyser met animasie: 7 stappe

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-23 12:53

Onlangs het geanimeerde LED -patrone voor en agter 'n norm geword in die motorbedryf. Hierdie lopende LED -patrone verteenwoordig dikwels 'n handelsmerk van die motorvervaardigers en word ook vir visuele estetika gebruik. Die animasies kan verskillende looppatrone hê en kan geïmplementeer word sonder enige MCU met behulp van verskillende diskrete IC's.

Die belangrikste vereistes vir sulke ontwerpe is: reproduceerbare werkverrigting tydens normale werking, 'n opsie om alle LED's aan te skakel, 'n lae kragverbruik, die gebruik van die gebruikte LDO -reguleerder tydens 'n fout, die laai van die LED -bestuurder voordat dit moontlik gemaak word, ens. Boonop kan die vereistes verskil van die een vervaardiger na die ander. Boonop word TSSOP IC's gewoonlik in motortoepassings gewoonlik verkies vanweë hul robuustheid in vergelyking met QFN IC's, aangesien dit bekend is dat dit geneig is tot probleme met soldeer, veral in moeilike omgewings. Gelukkig vir hierdie motortoepassing bied Dialog Semiconductor 'n geskikte CMIC, naamlik SLG46620, beskikbaar in beide QFN- en TSSOP -pakkette.

Aan die vereistes vir die geanimeerde LED -patrone word tans in die motorbedryf voldoen deur gebruik te maak van diskrete IC's. Die buigbaarheid van CMIC is egter ongeëwenaard en kan maklik voldoen aan die verskillende vereistes van verskeie vervaardigers sonder enige verandering in hardeware -ontwerp. Boonop word aansienlike vermindering van PCB -voetspore en kostebesparings behaal.

In hierdie instruksies word 'n gedetailleerde beskrywing van die bereiking van verskillende geanimeerde aanwyserligpatrone met SLG46620 aangebied.

Hieronder het ons die nodige stappe beskryf, om te verstaan hoe die oplossing geprogrammeer is om die motor se rigtingwyser met animasie te skep. As u egter net die resultaat van die programmering wil kry, laai GreenPAK -sagteware af om die reeds voltooide GreenPAK -ontwerplêer te sien. Koppel die GreenPAK Development Kit aan op u rekenaar en klik op die program om die motor se rigtingwyser met animasie te skep.

Stap 1: Bedryfswaarde

Die rigtingwyserpatrone wat in hierdie instruksies getoon word, word tans geïmplementeer in die motorbedryf met behulp van 'n aantal diskrete IC's om die volgorde van LED -patrone vir motoraanwysers te beheer. Die geselekteerde CMIC SLG46620 sou ten minste die volgende komponente in die huidige industriële ontwerp vervang:

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

● 1 nr. Johnson Counter (bv. CD4017)

● 2 No. D-Type Positive-Edge-Triggered Flip-Flop (bv. 74HC74)

● 1 nr. OF hek (bv. CAHCT1G32)

● Verskeie passiewe komponente, dws induktors, kapasitors, weerstande, ens.

Tabel 1 gee die kostevoordeel wat verkry word deur die geselekteerde Dialog CMIC te gebruik vir die opeenvolgende rigtingwyserpatrone van die aanwyserlig, in vergelyking met 'n huidige industriële oplossing.

Die geselekteerde CMIC SLG46620 kos minder as $ 0,50, dus die totale koste van die LED -beheerkringe daal aansienlik. Boonop word 'n beduidende vergelykende PCB -voetspoor verminder.

Stap 2: Stelselontwerp

Figuur 1 toon die diagram van die eerste voorgestelde skema. Die belangrikste komponente van die skema sluit in 'n LDO-spanningsreguleerder, 'n motor-LED-bestuurder, 'n CMIC SLG46620, 11 MOSFET's op logiese vlak en 10 LED's. Die LDO spanningsreguleerder verseker dat die CMIC die regte spanning verskaf, en as die batteryspanning van 'n sekere vlak afneem, word die CMIC teruggestel deur die PG (Power Good) pen. Tydens enige fouttoestand wat deur die LED -bestuurder opgespoor word, word die LDO -spanningsreguleerder gedeaktiveer. Die SLG46620 CMIC genereer die digitale seine om die LED's met die aanduiding 1-10 deur die MOSFET's te draai. Boonop produseer die geselekteerde CMIC ook die inschakelsein vir die enkelkanaalbestuurder wat op sy beurt 'n MOSFET Q1 aandryf om die bestuurder in konstante stroom af te laai.

'N Variant van hierdie skema is ook moontlik, waar 'n meerkanaals bestuurder gebruik word, soos getoon in figuur 2. In hierdie opsie verminder die dryfstroom van elke kanaal in vergelyking met die enkel kanaal bestuurder.

Stap 3: GreenPak -ontwerp

'N Goeie manier om die doel van buigsame LED -patrone te bereik, is om 'n Finite State Machine (FSM) -konsep te gebruik. Dialog halfgeleier bied verskeie CMIC's wat 'n ingeboude ASM-blok bevat. Ongelukkig word al die CMIC's in QFN -pakkette nie aanbeveel vir moeilike omgewings nie. So word SLG46620 gekies wat beskikbaar is in beide QFN- en TSSOP -verpakking.

Drie voorbeelde word aangebied vir drie verskillende LED -animasies. Vir die eerste twee voorbeelde beskou ons 'n enkelkanaalbestuurder soos getoon in Figuur 1. Vir die derde voorbeeld neem ons aan dat daar meer kanaalbestuurders is, soos getoon in Figuur 2, en elke kanaal word gebruik om 'n aparte LED aan te dryf. Ander patrone kan ook verkry word deur dieselfde konsep te gebruik.

In die eerste voorbeeldontwerp word LED's van 1-10 agtereenvolgens een na die ander aangeskakel sodra 'n sekere programmeerbare tydperk verstryk, soos getoon in figuur 3.

In die tweede voorbeeldontwerp word 2 LED's opeenvolgend bygevoeg in die patroon soos getoon in figuur 4.

Figuur 5 toon aan hoe alternatiewe LED's opeenvolgend in die patroon bygevoeg word in die derde voorgestelde ontwerp.

Aangesien daar geen ingeboude ASM-blok in SLG46620 beskikbaar is nie, word 'n Finite State Moore-masjien ontwikkel met behulp van die beskikbare blokke, naamlik toonbank, DFF's en LUT's. 'N Moore -masjien van 16 state word ontwikkel met behulp van tabel 2 vir die drie voorbeelde. In tabel 2 word al die stukkies van die huidige toestand en die volgende toestand gegee. Boonop word die bisse vir al die uitsetseine ook verskaf. Uit tabel 2 word die vergelykings van die volgende toestand en al die uitsette geëvalueer in terme van die huidige toestandbitte.

Die kern van die ontwikkeling van die 4-bis Moore-masjien is 4 DFF-blokke. Elke DFF -blok verteenwoordig funksioneel een bis van die vier bisse: ABCD. As die aanwysersignaal hoog is (wat ooreenstem met 'n aanwyserskakelaar), is 'n oorgang van een toestand na die volgende nodig by elke klokpuls, wat gevolglik verskillende LED -patrone genereer. Aan die ander kant, as die aanwysersignaal laag is, is 'n stilstaande patroon met al die LED's in elke ontwerpvoorbeeld die doel.

Figuur 3 toon die funksionaliteit van die ontwikkelde 4-bis (ABCD) Moore-masjien vir elke voorbeeld. Die basiese idee van die ontwikkeling van sodanige FSM is om elke stukkie van die volgende toestand, die inschakelsein en elke uitsetpen -sein (toegewys vir die LED's) voor te stel in terme van die huidige toestand. Dit is waar die LUT's bydra. Al die 4 bisse van die huidige toestand word na verskillende LUT's gevoer om basies die vereiste sein in die volgende toestand aan die rand van 'n klokpuls te bereik. Vir die klokpuls is 'n teller ingestel om 'n gepaste tydperk aan 'n polsstrein te verskaf.

Vir elke voorbeeld word elke stukkie van die volgende toestand geëvalueer in terme van die huidige toestand met behulp van die volgende vergelykings afgelei van 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'

waar IND die aanwysersignaal voorstel.

Verdere besonderhede van elk van die drie voorbeelde word hieronder gegee.

Stap 4: Ontwerpvoorbeeld 1

Die vergelykings van die aktiveersein en die LED -aandrywingseine vir die eerste voorbeeld, met elke LED wat opeenvolgend aangeskakel word met behulp van die skema in figuur 1, is soos hieronder getoon.

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

In figuur 7 word die Matrix-0 GreenPAK-ontwerp van voorbeeld 1 getoon. 4 DFF's word gebruik om die 4-bis Moore-masjien te ontwikkel. DFF's met herstelopsie (3 van Matrix-0 en 1 van Matrix-1) word gekies sodat die Moore-masjien gerieflik herstel kan word. 'N Teller, met 'n geskikte tydperk van 72 mS, is ingestel om die toestand van die masjien na elke periode te verander. LUT's met gepaste konfigurasies word gebruik om funksies vir die DFF's-insette, Driver Enable Signal (En) en die uitsetpenne: DO1-DO10 af te lei.

In Matrix wat in Figuur 8 getoon word, word die res van die GreenPAK -hulpbronne gebruik om die ontwerp te voltooi volgens die metodologie wat vroeër beskryf is. Die syfers is gepas vir duidelikheid.

Stap 5: Ontwerpvoorbeeld 2

Die vergelykings van die aktiveersein en die LED -dryfseine vir die 2de voorbeeld, met twee LED's wat die opeenvolgende patroon byvoeg met behulp van die skema in figuur 1, is soos hieronder getoon.

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

In Figuur 9 en Figuur 10 word die Matrix-0 & 1 GreenPAK-ontwerpe van Voorbeeld 2 aangebied. Die basiese ontwerp is soortgelyk aan die voorbeeld 1 -ontwerp. Die groot verskille, in vergelyking, is in die Driver Enable (En) -funksie en geen verbindings van DO1, DO3, DO5, DO7 en DO10, wat in hierdie ontwerp afgetrek word.

Stap 6: Ontwerpvoorbeeld 3

Die vergelykings van die aktiveersein en die LED -dryfseine vir die derde voorbeeld, wat alternatiewe LED -opeenvolgende toevoegingspatroon genereer volgens die skema in figuur 2, word hieronder gegee.

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

In Figuur 11 en Figuur 12 word die Matrix-0 & 1 GreenPAK-ontwerpe van Voorbeeld 3 aangebied. In hierdie ontwerp is daar twee afsonderlike Driver Enable Signals (En1 & En2) vir Driver 1 & 2. Boonop is die uitsetpenne gekoppel aan die uitsette van toepaslik gekonfigureerde LUT's.

Hiermee word die GreenPAK -ontwerpgedeelte van Voorbeeld 1, Voorbeeld 2 en Voorbeeld 3 afgesluit.

Stap 7: Eksperimenteringsresultate

'N Gerieflike manier om die ontwerpe van Voorbeeld 1, Voorbeeld 2 en Voorbeeld 3 te toets, is eksperimentering en visuele inspeksie. Die tydelike gedrag van elke skema word ontleed met behulp van 'n logiese ontleder en die resultate word in hierdie afdeling aangebied.

Figuur 13 toon die tydelike gedrag van verskillende uitsetseine vir Voorbeeld 1 wanneer die aanwyser aangeskakel word (IND = 1). Daar kan opgemerk word dat die seine vir die uitsetpenne DO1-DO5 opeenvolgend na die ander aanskakel nadat 'n vasgestelde tydsduur verloop het in ooreenstemming met tabel 2. Die patroon van die seine wat aan die penne DO6-DO10 verskaf word, is ook soortgelyk. Die Driver Enable (En) sein word aangeskakel wanneer enige van die seine DO1-DO10 aangeskakel is en andersins is dit af. Tydens die animasie, wanneer die aanwysersignaal laag word (IND = 0), skakel die En- en DO10 -seine aan en bly dit logies hoog. Kortom, die resultate voldoen aan die vereistes en bevestig die teoretiese voorstelle vir voorbeeld 1.

In figuur 14 word die tydsdiagram van verskillende uitsetseine vir voorbeeld 2, met die aanwysersignaal aangeskakel (IND = 1), uitgebeeld. Daar word opgemerk dat die seine vir die uitsetpenne DO1-DO5 na 'n tydperk afwisselend in 'n volgorde aangeskakel word in ooreenstemming met tabel 2. Die penne DO1, DO3 en DO5 bly laag, terwyl die seine vir die DO2 en DO4 afwisselend draai opeenvolgend. Dieselfde patrone vir DO6-DO10 word ook waargeneem (word nie in die figuur getoon nie weens 'n beperkte aantal analise-insette). Elke keer as een van die seine DO1-DO10 aan is, skakel die bestuurder-aktiveer (En) sein ook aan, wat andersins af bly. Gedurende die hele animasie, wanneer die aanwysersignaal laag word (IND = 0), skakel die En- en DO10 -seine aan en bly dit logies hoog. Die resultate voldoen presies aan die vereistes en die teoretiese idees vir voorbeeld 2.

Figuur 15 toon die tydsdiagram van verskillende uitsetseine vir Voorbeeld 3, met die aanwysersignaal aangeskakel (IND = 1). Daar kan opgemerk word dat die seine vir die uitsetpenne DO1-DO7 aangeskakel word soos getoon in tabel 2. Boonop gedra pen PIN9-sein ook volgens tabel 2 (nie op figuur getoon nie). Spelde DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 bly laag. Die En1 word logies hoog wanneer 'n sein van DO1, DO3 en DO5 aan is en En2 logies hoog word wanneer 'n sein van DO7 en DO9 hoog gaan. Gedurende die hele animasie, wanneer die aanwysersignaal laag is (IND = 0), skakel al die uitsetsignale: En1, En2 en DO1-DO10 aan en bly logies hoog. Daarom kan die gevolgtrekking gemaak word dat die resultate aan die vereistes en die teoretiese voorstelle vir Voorbeeld 3 voldoen.

Afsluiting

'N Gedetailleerde beskrywing van verskillende rigtingaanwysers vir motors met animasie is aangebied. 'N Geskikte Dialog CMIC SLG46620 is vir hierdie toepassing gekies, aangesien dit ook beskikbaar is in 'n TSSOP -pakket, wat raadsaam is vir industriële toepassings in 'n moeilike omgewing. Twee groot skemas, wat enkel- en meerkanaals motorbestuurders gebruik, word aangebied om buigsame opeenvolgende LED -animasiemodelle te ontwikkel. Die toepaslike eindtoestand Moore -masjienmodelle word ontwikkel om die gewenste animasies te genereer. Vir die bekragtiging van die ontwikkelde model is maklike eksperimente uitgevoer. Daar word vasgestel dat die funksionaliteit van die ontwikkelde modelle ooreenstem met die teoretiese ontwerp.