Sinjal kthesë automobilistik DIY me animacion: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:12

Kohët e fundit, modelet e LED të para dhe të pasme të animuara janë bërë një normë në industrinë e automobilave. Këto modele LED të drejtimit shpesh përfaqësojnë një markë tregtare të prodhuesve të automobilave dhe përdoren gjithashtu për estetikë vizuale. Animacionet mund të jenë të modeleve të ndryshme të funksionimit dhe mund të zbatohen pa ndonjë MCU duke përdorur disa IC të ndara.

Kërkesat kryesore të modeleve të tilla janë: performanca e riprodhueshme gjatë funksionimit normal, një opsion për të detyruar të gjitha LED -të, konsum i ulët i energjisë, çaktivizimi i rregullatorit të përdorur LDO gjatë një defekti, ngarkimi i shoferit LED para se ta aktivizoni atë, etj. Përveç kësaj, kërkesat mund të ndryshojnë nga një prodhues në tjetrin. Për më tepër, zakonisht në aplikimet automobilistike, IC -të TSSOP zakonisht preferohen për shkak të qëndrueshmërisë së tyre në krahasim me IC -të QFN pasi këto dihet se janë të prirura për çështje të lodhjes së lidhjes, veçanërisht në mjedise të vështira. Për fat të mirë për këtë aplikim automobilistik, Dialog Semiconductor siguron një CMIC të përshtatshëm, përkatësisht SLG46620, të disponueshëm në të dy paketat QFN dhe TSSOP.

Të gjitha kërkesat për modelet LED të treguesit të animuar plotësohen aktualisht në industrinë e automobilave duke përdorur IC -të diskrete. Sidoqoftë, niveli i fleksibilitetit i ofruar nga CMIC është i pakrahasueshëm dhe lehtë mund të plotësojë kërkesat e ndryshme të disa prodhuesve pa ndonjë ndryshim në modelin e harduerit. Për më tepër, zvogëlohet ndjeshëm gjurma e PCB dhe kursimet e kostos.

Në këtë Udhëzues, është paraqitur një përshkrim i hollësishëm i arritjes së modeleve të ndryshme të ndriçimit të animuar të dritës duke përdorur SLG46620.

Më poshtë kemi përshkruar hapat e nevojshëm për të kuptuar sesi zgjidhja është programuar për të krijuar sinjalin e kthesës automobilistike me animacion. Sidoqoftë, nëse thjesht doni të merrni rezultatin e programimit, shkarkoni softuerin GreenPAK për të parë Skedarin e Dizajnit të GreenPAK të përfunduar tashmë. Lidheni Kompletin e Zhvillimit GreenPAK në kompjuterin tuaj dhe goditni programin për të krijuar sinjalin e kthesës automobilistike me animacion.

Hapi 1: Vlera e industrisë

Modelet e sinjalit të kthesës të paraqitura në këtë Udhëzues janë zbatuar aktualisht në industrinë e automobilave duke përdorur një numër IC -ve diskrete për të kontrolluar sekuencën e modeleve LED të treguesve të automobilave. CMIC SLG46620 i zgjedhur do të zëvendësonte të paktën komponentët e mëposhtëm në modelin aktual industrial:

IC 1 Nr. 555 IC e kohëmatësit (p.sh. TLC555QDRQ1)

No. 1 Nr. Counter Johnson (p.sh. CD4017)

No. 2 Nr. D-Type Pozitiv-Edge-Triggered Triggered Flip-Flop (p.sh. 74HC74)

No. 1 Nr OSE porta (p.sh. CAHCT1G32)

● Disa përbërës pasivë p.sh. induktorë, kondensatorë, rezistorë etj.

Tabela 1 siguron avantazhin e kostos të marrë duke përdorur Dialogun CMIC të zgjedhur, për modelet e sinjalit të kthesës sekuenciale të dritës treguese, në krahasim me një zgjidhje industriale aktuale.

CMIC SLG46620 i zgjedhur do të kushtonte më pak se 0.50 dollarë, kështu që kostoja totale e qarkut të kontrollit LED zvogëlohet ndjeshëm. Përveç kësaj, zvogëlohet ndjeshëm krahasimi i dukshëm i gjurmës së PCB.

Hapi 2: Dizajni i Sistemit

Figura 1 tregon diagramin e skemës së parë të propozuar. Komponentët kryesorë të skemës përfshijnë një rregullator të tensionit LDO, një drejtues LED automobilistik, një CMIC SLG46620, 11 MOSFET të nivelit logjik dhe 10 LED. Rregullatori i tensionit LDO siguron që tensioni i përshtatshëm të sigurohet në CMIC dhe nëse voltazhi i baterisë bie nga një nivel i caktuar, CMIC rivendoset përmes kunjit PG (Power Good). Gjatë çdo gjendje defekti, të zbuluar nga drejtuesi LED, rregullatori i tensionit LDO çaktivizohet. SLG46620 CMIC gjeneron sinjale dixhitale për të drejtuar LED-et e kthesës së treguesve të etiketuar 1-10 përmes MOSFET-ve. Për më tepër, CMIC e përzgjedhur gjithashtu prodhon sinjalin e aktivizimit për drejtuesin e një kanali i cili nga ana tjetër drejton një MOSFET Q1 për të ngarkuar drejtuesin që funksionon në modalitetin aktual konstant.

Një variant i kësaj skeme është gjithashtu i mundur, kur përdoret një drejtues kanali të shumëfishtë, siç tregohet në Figurën 2. Në këtë opsion, rryma e drejtimit të secilit kanal zvogëlohet në krahasim me drejtuesin e një kanali të vetëm.

Hapi 3: Dizajni i GreenPak

Një mënyrë e përshtatshme për të arritur qëllimin e modeleve fleksibile të LED -ve është përdorimi i një koncepti të Makinës së Fundit të Gjendjes (FSM). Gjysmëpërçuesi Dialog siguron disa CMIC që përmbajnë një bllok të integruar ASM. Sidoqoftë, për fat të keq të gjitha ato CMIC janë të disponueshme në paketat QFN nuk rekomandohen për mjedise të vështira. Pra, zgjidhet SLG46620 i cili është i disponueshëm si në paketimin QFN ashtu edhe në TSSOP.

Tre shembuj janë paraqitur për tre animacione të ndryshme LED. Për dy shembujt e parë, ne konsiderojmë një drejtues kanali të vetëm siç tregohet në Figurën 1. Për shembullin e tretë, ne supozojmë se drejtuesit e shumë kanaleve janë në dispozicion, siç tregohet në Figurën 2, dhe secili kanal përdoret për të drejtuar një LED të veçantë. Modele të tjera gjithashtu mund të merren duke përdorur të njëjtin koncept.

Në modelin e parë të modelit, LED-të nga 1-10 ndizen njëra pas tjetrës sapo të skadojë një periudhë e caktuar kohore e programueshme siç tregohet në Figurën 3.

Në modelin e dytë të modelit, 2 LED janë shtuar vazhdimisht në modelin siç tregohet në Figurën 4.

Figura 5 përshkruan se si LED -të alternativë shtohen në mënyrë të njëpasnjëshme në modelin në modelin e tretë të propozuar.

Meqenëse nuk ka asnjë bllok të integruar të ASM të disponueshëm në SLG46620, një Makinë Moore e Gjendjes së Fundit është zhvilluar duke përdorur blloqet në dispozicion, përkatësisht numëruesin, DFF dhe LUT. Një makinë Moore me 16 gjendje është zhvilluar duke përdorur Tabelën 2 për tre shembujt. Në Tabelën 2, janë dhënë të gjitha pjesët e gjendjes aktuale dhe gjendjes tjetër. Për më tepër, sigurohen edhe bitët për të gjithë sinjalet dalëse. Nga Tabela 2 ekuacionet e gjendjes së ardhshme dhe të gjitha rezultatet vlerësohen në terma të bitëve të gjendjes aktuale.

Në themel të zhvillimit të Moore Machine 4-bit janë 4 blloqe DFF. Çdo bllok DFF në mënyrë funksionale përfaqëson një bit nga katër bitët: ABCD. Kur sinjali tregues është i lartë (korrespondon me një çelës tregues të ndezur), kërkohet një kalim nga një gjendje në tjetrën në secilin puls të orës, duke gjeneruar kështu modele të ndryshme LED si rezultat. Nga ana tjetër, kur sinjali i treguesit është i ulët, qëllimi është një model i palëvizshëm, duke i ndezur të gjitha LED -të në secilin shembull të projektimit.

Figura 3 tregon funksionimin e Makinës Moore 4-bit (ABCD) të zhvilluar për secilin shembull. Ideja themelore e zhvillimit të një FSM të tillë është që të përfaqësojë secilën pjesë të gjendjes tjetër, sinjalin e aktivizimit dhe çdo sinjal pin të daljes (të caktuar për LED) në kushtet e gjendjes aktuale. Këtu kontribuojnë LUT -të. Të 4 bitët e gjendjes aktuale ushqehen me LUT të ndryshëm për të arritur në thelb sinjalin e kërkuar në gjendjen tjetër në buzë të një pulsi të orës. Për pulsin e orës, një numërues është konfiguruar për të siguruar një tren pulsi me një periudhë të përshtatshme.

Për secilin shembull, secili bit i gjendjes tjetër vlerësohet në lidhje me gjendjen aktuale duke përdorur ekuacionet e mëposhtme që rrjedhin nga 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'

ku IND përfaqëson sinjalin tregues.

Detajet e mëtejshme të secilit prej tre shembujve janë dhënë më poshtë.

Hapi 4: Shembulli i projektimit 1

Ekuacionet e sinjalit të aktivizimit dhe sinjalet LED të drejtimit për shembullin e parë, me secilën LED që ndizet në mënyrë sekuenciale duke përdorur skemën në Figurën 1, janë siç tregohen më poshtë.

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

Në figurën 7, paraqitet modeli Matrix-0 GreenPAK i Shembullit 1. 4 DFF përdoren për të zhvilluar Moore Machine 4-bit. DFF me opsionin e rivendosjes (3 nga Matrix-0 dhe 1 nga Matrix-1) zgjidhen në mënyrë që Moore Machine të mund të rivendoset me lehtësi. Një numërues, me një periudhë kohore të përshtatshme prej 72 mS, është konfiguruar për të ndryshuar gjendjen e Makinës pas çdo periudhe. LUT-të me konfigurimet e duhura përdoren për të nxjerrë funksione për hyrjet e DFF-ve, Sinjalin e aktivizuar nga shoferi (En) dhe kunjat e daljes: DO1-DO10.

Në Matricën e treguar në Figurën 8, pjesa tjetër e burimeve të GreenPAK përdoren për të përfunduar dizajnin duke përdorur metodologjinë e përshkruar më herët. Shifrat janë etiketuar në mënyrë të përshtatshme për qartësi.

Hapi 5: Shembulli i projektimit 2

Ekuacionet e sinjalit të aktivizimit dhe sinjalet LED të drejtimit për shembullin e dytë, me dy LED që shtohen në modelin vijues duke përdorur skemën në Figurën 1, janë siç tregohen më poshtë.

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

Në figurën 9 dhe figurën 10, janë paraqitur modelet e Matrix-0 & 1 GreenPAK të Shembullit 2. Dizajni bazë është i ngjashëm me modelin e Shembullit 1. Dallimet kryesore, në krahasim, janë në funksionin Driver Enable (En) dhe asnjë lidhje të DO1, DO3, DO5, DO7 dhe DO10, të cilat tërhiqen në këtë dizajn.

Hapi 6: Shembulli i projektimit 3

Ekuacionet e sinjalit të aktivizimit dhe sinjalet LED të drejtimit për shembullin e 3 -të, duke gjeneruar model shtesë shtesë të rradhës LED duke përdorur skemën në Figurën 2, janë dhënë më poshtë.

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

Në figurën 11 dhe figurën 12, janë paraqitur modelet e Matrix-0 & 1 GreenPAK të Shembullit 3. Në këtë dizajn, ekzistojnë dy sinjale të ndara të Driver Enable (En1 & En2) për Driver 1 & 2. Për më tepër, kunjat e daljes janë të lidhur me daljet e LUT -ve të konfiguruar siç duhet.

Kjo përfundon pjesën e projektimit të GreenPAK të Shembullit 1, Shembullit 2 dhe Shembullit 3.

Hapi 7: Rezultatet e eksperimentimit

Një mënyrë e përshtatshme për të testuar modelet e Shembullit 1, Shembullit 2 dhe Shembullit 3 është eksperimentimi dhe inspektimi vizual. Sjellja e përkohshme e secilës skemë analizohet duke përdorur një analizues logjik dhe rezultatet janë paraqitur në këtë seksion.

Figura 13 tregon sjelljen e përkohshme të sinjaleve të ndryshme dalëse për Shembullin 1 sa herë që treguesi ndizet (IND = 1). Mund të vërehet se sinjalet për kunjat dalëse DO1-DO5 në mënyrë sekuenciale ndizen pasi tjetra pasi të përfundojë një periudhë kohore e caktuar në përputhje me Tabelën 2. Modeli i sinjaleve të dhëna për kunjat DO6-DO10 është gjithashtu i ngjashëm. Sinjali Driver Enable (En) ndizet kur ndonjëri nga sinjalet DO1-DO10 është ndezur dhe përndryshe është i fikur. Gjatë animacionit, sa herë që sinjali tregues bie i ulët (IND = 0), sinjalet En dhe DO10 ndizen dhe mbeten të larta logjike. Me pak fjalë, rezultatet plotësojnë kërkesat dhe vërtetojnë propozimet teorike për Shembullin 1.

Në Figurën 14, është paraqitur diagrami i kohës i sinjaleve të ndryshme dalëse për Shembullin 2, me sinjalin tregues të ndezur (IND = 1). Shtë vërejtur se sinjalet për kunjat dalëse DO1-DO5 ndizen në mënyrë alternative në një sekuencë pas një periudhe kohore në marrëveshje me Tabelën 2. Kunjat DO1, DO3 dhe DO5 mbeten të ulëta, ndërsa sinjalet për DO2 dhe DO4 kthehen në mënyrë alternative në mënyrë sekuenciale. Gjithashtu vërehen të njëjtat modele për DO6-DO10 (nuk tregohen në figurë për shkak të numrit të kufizuar të hyrjeve të analizatorit). Sa herë që ndonjëri prej sinjaleve DO1-DO10 është aktiv, sinjali Driver Enable (En) gjithashtu ndizet i cili përndryshe mbetet i fikur. Përgjatë animacionit, sa herë që sinjali tregues bie i ulët (IND = 0), sinjalet En dhe DO10 ndizen dhe mbeten të larta logjike. Rezultatet plotësojnë saktësisht kërkesat dhe idetë teorike për Shembullin 2.

Figura 15 tregon, diagramin e kohës të sinjaleve të ndryshme dalëse për Shembullin 3, me sinjalin tregues të ndezur (IND = 1). Mund të vërehet se sinjalet për kunjat dalëse DO1-DO7 ndizen siç tregohet në Tabelën 2. Për më tepër, sinjali pin DO9 gjithashtu sillet sipas Tabelës 2 (nuk tregohet në figurë). Kunjat DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 mbeten të ulëta. En1 kthehet lartë logjikisht sa herë që një sinjal nga DO1, DO3 dhe DO5 është ndezur dhe En2 kthehet i lartë logjik sa herë që një sinjal nga DO7 dhe DO9 shkon i lartë. Gjatë gjithë animacionit, sa herë që sinjali tregues është i ulët (IND = 0), të gjithë sinjalet dalëse: En1, En2 dhe DO1-DO10 ndizen dhe mbeten të larta logjike. Prandaj, mund të konkludohet se rezultatet përmbushin kërkesat dhe propozimet teorike për Shembullin 3.

Përfundim

Descriptionshtë paraqitur një përshkrim i hollësishëm i skemave të ndryshme të sinjalit të kthesës automobilistike me animacion. Një Dialog i përshtatshëm CMIC SLG46620 u zgjodh për këtë aplikacion pasi është gjithashtu i disponueshëm në paketën TSSOP e cila është e këshillueshme për aplikimet industriale të mjedisit të ashpër. Dy skema kryesore, duke përdorur drejtues automobilistik me një kanal dhe shumë kanale, janë paraqitur për të zhvilluar modele fleksibël të animacionit LED të njëpasnjëshëm. Modelet e përshtatshme të Makinës së Gjendjes së Fundit Moore janë zhvilluar për të gjeneruar animacionet e dëshiruara. Për vërtetimin e modelit të zhvilluar, janë kryer eksperimente të përshtatshme. Shtë vërtetuar se funksionaliteti i modeleve të zhvilluara pajtohet me modelin teorik.