DIY automobiļu pagrieziena signāls ar animāciju: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Nesen animācijas indikatora priekšējie un aizmugurējie LED modeļi ir kļuvuši par normu autobūves nozarē. Šie darbojošie LED modeļi bieži ir automobiļu ražotāju preču zīme un tiek izmantoti arī vizuālai estētikai. Animācijām var būt dažādi darbības modeļi, un tās var īstenot bez MCU, izmantojot vairākus diskrētus IC.

Šādu dizainu galvenās prasības ir šādas: reproducējama veiktspēja normālas darbības laikā, iespēja ieslēgt visas gaismas diodes, zems enerģijas patēriņš, deaktivizēts LDO regulators kļūmes laikā, LED draivera ielāde pirms tā iespējošanas utt. Turklāt prasības var atšķirties no viena ražotāja pie otra. Turklāt parasti automobiļu lietojumos TSSOP IC parasti dod priekšroku to izturības dēļ, salīdzinot ar QFN IC, jo ir zināms, ka tie ir pakļauti lodēšanas noguruma problēmām, īpaši skarbā vidē. Par laimi šai automobiļu lietojumprogrammai Dialog Semiconductor nodrošina piemērotu CMIC, proti, SLG46620, kas pieejams gan QFN, gan TSSOP pakotnēs.

Visas prasības attiecībā uz animētiem indikatoru LED modeļiem pašlaik ir izpildītas automobiļu rūpniecībā, izmantojot diskrētas IC. Tomēr CMIC nodrošinātais elastības līmenis ir nepārspējams un var viegli apmierināt dažādu ražotāju dažādās prasības, nemainot aparatūras dizainu. Turklāt tiek panākts ievērojams PCB nospiedumu samazinājums un izmaksu ietaupījums.

Šajā pamācībā ir sniegts detalizēts apraksts par dažādu animētu indikatora gaismas modeļu sasniegšanu, izmantojot SLG46620.

Tālāk mēs aprakstījām darbības, kas vajadzīgas, lai saprastu, kā risinājums ir ieprogrammēts, lai izveidotu automobiļa pagrieziena signālu ar animāciju. Tomēr, ja vēlaties tikai iegūt programmēšanas rezultātu, lejupielādējiet GreenPAK programmatūru, lai apskatītu jau pabeigto GreenPAK dizaina failu. Pievienojiet GreenPAK attīstības komplektu datoram un nospiediet programmu, lai izveidotu animācijas automobiļa pagrieziena signālu.

1. darbība: nozares vērtība

Šajā instrukcijā parādītie pagrieziena rādītāju modeļi pašlaik tiek ieviesti automobiļu rūpniecībā, izmantojot vairākus diskrētus IC, lai kontrolētu automobiļu indikatoru LED modeļu secību. Atlasītais CMIC SLG46620 pašreizējā rūpnieciskajā dizainā aizstātu vismaz šādas sastāvdaļas:

● 1 Nr. 555 taimera IC (piemēram, TLC555QDRQ1)

● 1 Nr. Džonsona skaitītājs (piemēram, CD4017)

● 2 Nr. D-veida pozitīvas malas izraisīta flip-flop (piem., 74HC74)

● 1 Nr. VAI vārti (piemēram, CAHCT1G32)

● Vairāki pasīvi komponenti, piemēram, induktori, kondensatori, rezistori utt.

1. tabulā ir norādītas izmaksu priekšrocības, kas iegūtas, izmantojot izvēlēto Dialog CMIC indikatora gaismas secīgajiem pagrieziena signālu modeļiem, salīdzinot ar pašreizējo rūpniecisko risinājumu.

Izvēlētais CMIC SLG46620 maksātu mazāk par 0,50 ASV dolāriem, tāpēc kopējās LED vadības shēmas izmaksas ievērojami samazinās. Turklāt tiek panākts arī ievērojams PCB pēdas nospieduma samazinājums.

2. darbība: sistēmas projektēšana

1. attēlā parādīta pirmās piedāvātās shēmas diagramma. Shēmas galvenās sastāvdaļas ir LDO sprieguma regulators, automobiļu LED draiveris, CMIC SLG46620, 11 loģikas līmeņa MOSFET un 10 gaismas diodes. LDO sprieguma regulators nodrošina, ka CMIC tiek piegādāts atbilstošs spriegums, un, ja akumulatora spriegums nokrīt no noteikta līmeņa, CMIC tiek atiestatīts, izmantojot PG (Power Good) tapu. Jebkuru kļūdu gadījumā, ko konstatējis LED draiveris, LDO sprieguma regulators tiek atspējots. SLG46620 CMIC ģenerē digitālos signālus, lai caur MOSFET vadītu indikatora pagrieziena gaismas diodes, kas apzīmētas ar 1-10. Turklāt izvēlētais CMIC rada arī iespējošanas signālu viena kanāla draiverim, kas savukārt vada MOSFET Q1, lai ielādētu draiveri, kas darbojas nemainīgas strāvas režīmā.

Ir iespējams arī šīs shēmas variants, kurā tiek izmantots vairāku kanālu draiveris, kā parādīts 2. attēlā. Šajā opcijā katra kanāla braukšanas strāva samazinās, salīdzinot ar viena kanāla draiveri.

3. solis: GreenPak dizains

Piemērots veids, kā sasniegt elastīgu indikatoru LED modeļu mērķi, ir Finite State Machine (FSM) koncepcijas izmantošana. Dialoga pusvadītājs nodrošina vairākus CMIC, kas satur iebūvētu ASM bloku. Tomēr diemžēl visi šie CMIC ir pieejami QFN pakotnēs, un tie nav ieteicami skarbai videi. Tātad tiek izvēlēts SLG46620, kas ir pieejams gan QFN, gan TSSOP iepakojumā.

Trīs dažādu LED animāciju piemēri ir parādīti. Pirmajos divos piemēros mēs aplūkojam viena kanāla draiveri, kā parādīts 1. attēlā. Trešajā piemērā mēs pieņemam, ka ir pieejami vairāku kanālu draiveri, kā parādīts 2. attēlā, un katrs kanāls tiek izmantots atsevišķas gaismas diodes vadīšanai. Izmantojot to pašu koncepciju, var iegūt arī citus modeļus.

Pirmajā dizaina paraugā gaismas diodes no 1 līdz 10 tiek secīgi ieslēgtas viena pēc otras, kad beidzas noteikts programmējamais laika periods, kā parādīts 3. attēlā.

Otrajā dizaina paraugā 2 gaismas diodes tiek pievienotas secīgi, kā parādīts 4. attēlā.

5. attēlā parādīts, kā trešajā piedāvātajā dizainā secīgi tiek pievienotas alternatīvas gaismas diodes.

Tā kā SLG46620 nav pieejams iebūvēts ASM bloks, Finite State Moore Machine tiek izstrādāts, izmantojot pieejamos blokus, proti, skaitītāju, DFF un LUT. 16 stāvokļu Mūra mašīna ir izstrādāta, izmantojot 2. tabulu trim piemēriem. 2. tabulā ir norādīti visi pašreizējā un nākamā stāvokļa biti. Turklāt tiek nodrošināti arī visu izejas signālu biti. No 2. tabulas nākamā stāvokļa vienādojumi un visi rezultāti tiek novērtēti pašreizējā stāvokļa bitu izteiksmē.

4 bitu Moore Machine izstrādes pamatā ir 4 DFF bloki. Katrs DFF bloks funkcionāli apzīmē vienu bitu no četriem bitiem: ABCD. Kad indikatora signāls ir augsts (atbilst ieslēgtam indikatora slēdzim), katrā pulksteņa impulsā ir nepieciešama pāreja no viena stāvokļa uz nākamo, tādējādi radot dažādus LED modeļus. No otras puses, ja indikatora signāls ir zems, mērķis ir stacionārs modelis, kurā visos projektēšanas piemēros ir ieslēgtas visas gaismas diodes.

3. attēlā parādīta izstrādātā 4 bitu (ABCD) Mūra mašīnas funkcionalitāte katram piemēram. Šādas FSM izstrādes pamatideja ir attēlot katru nākamā stāvokļa bitu, iespējošanas signālu un katru izejas tapas signālu (piešķirts gaismas diodēm) pašreizējā stāvoklī. Šeit LUT dod savu ieguldījumu. Visi 4 pašreizējā stāvokļa biti tiek padoti dažādiem LUT, lai būtībā sasniegtu nepieciešamo signālu nākamajā stāvoklī pulksteņa impulsa malā. Pulksteņa impulsam skaitītājs ir konfigurēts, lai nodrošinātu impulsa vilcienu ar piemērotu periodu.

Katrā piemērā katrs nākamā stāvokļa bits tiek novērtēts pašreizējā stāvoklī, izmantojot šādus vienādojumus, kas iegūti no K-Maps:

A = D '(C' + C (A B) ') & IND + IND'

B = C 'D + C D' (A B) 'un IND + IND'

C = B 'C D + B (C' + A 'D') un IND + IND '

D = A B ' + A' B C D + A B C 'un IND + IND'

kur IND apzīmē indikatora signālu.

Sīkāka informācija par katru no trim piemēriem ir sniegta zemāk.

4. darbība. Projektēšanas piemērs 1

Ieslēgšanas signāla un LED braukšanas signālu vienādojumi 1. piemērā, kad katra gaismas diode tiek ieslēgta secīgi, izmantojot 1. attēlā redzamo shēmu, ir parādīti zemāk.

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

7. attēlā ir parādīts 1. piemēra Matrix-0 GreenPAK dizains. 4 DFF tiek izmantoti, lai izstrādātu 4 bitu Mūra mašīnu. DFF ar atiestatīšanas iespēju (3 no Matrix-0 un 1 no Matrix-1) ir atlasīti tā, lai Moore Machine varētu ērti atiestatīt. Skaitītājs ar piemērotu laika periodu 72 mS ir konfigurēts tā, lai pēc katra perioda mainītu iekārtas stāvokli. LUT ar atbilstošu konfigurāciju izmanto, lai atvasinātu funkcijas DFF ieejām, draivera iespējošanas signālam (En) un izejas tapām: DO1-DO10.

Matricā, kas parādīta 8. attēlā, pārējie GreenPAK resursi tiek izmantoti, lai pabeigtu dizainu, izmantojot iepriekš aprakstīto metodiku. Skaidrības labad skaitļi ir atbilstoši marķēti.

5. darbība: 2. dizaina piemērs

Ieslēgšanas signāla un gaismas diodes braukšanas signālu vienādojumi 2. piemērā ar divām gaismas diodēm, pievienojot secīgu modeli, izmantojot 1. attēlā redzamo shēmu, ir parādīti zemāk.

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

9. un 10. attēlā ir parādīti 2. piemēra Matrix-0 & 1 GreenPAK modeļi. Pamata dizains ir līdzīgs 1. piemēra dizainam. Galvenās atšķirības, salīdzinot, ir funkcijā Driver Enable (En) (Vadītāja iespējošana) (En) un nav DO1, DO3, DO5, DO7 un DO10 savienojumu, kas šajā dizainā ir nojaukti.

6. darbība: 3. dizaina piemērs

Tālāk ir doti iespējošanas signāla un LED braukšanas signālu vienādojumi 3. piemērā, kas ģenerē alternatīvu LED secīgu pievienošanas modeli, izmantojot 2. attēlā redzamo shēmu.

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 = DA (C 'B + C)

DO8 = A B C D

DO9 = D A B

DO10 = A B C D

11. un 12. attēlā ir parādīti 3. piemēra Matrix-0 & 1 GreenPAK modeļi. Šajā konstrukcijā ir divi atsevišķi draivera iespējošanas signāli (En1 & En2) 1. un 2. draiverim. Turklāt izejas tapas ir savienotas ar atbilstoši konfigurētu LUT izejām.

Tas noslēdz GreenPAK dizaina daļu 1. piemērā, 2. piemērā un 3. piemērā.

7. darbība. Eksperimenta rezultāti

Ērts veids, kā pārbaudīt 1., 2. un 3. piemēra konstrukcijas, ir eksperimenti un vizuāla pārbaude. Katras shēmas uzvedība laikā tiek analizēta, izmantojot loģisko analizatoru, un rezultāti ir parādīti šajā sadaļā.

13. attēlā parādīta dažādu 1. izejas signālu uzvedība laikā, kad indikators ir ieslēgts (IND = 1). Var novērot, ka signāli izejas tapām DO1-DO5 secīgi ieslēdzas pēc otras pēc noteiktā laika perioda beigām saskaņā ar 2. tabulu. Arī tapām DO6-DO10 sniegto signālu shēma ir līdzīga. Vadītāja iespējošanas (En) signāls ieslēdzas, kad tiek ieslēgts kāds no signāliem DO1-DO10 un pretējā gadījumā tas ir izslēgts. Animācijas laikā, kad indikatora signāls kļūst zems (IND = 0), En un DO10 signāli ieslēdzas un paliek loģiski augsti. Īsi sakot, rezultāti atbilst prasībām un apstiprina teorētiskos priekšlikumus 1.piemērā.

14. attēlā ir attēlota dažādu izejas signālu laika diagramma 2. piemērā, kad indikatora signāls ir ieslēgts (IND = 1). Tiek novērots, ka signāli izejas tapām DO1-DO5 pēc kāda laika pēc kārtas tiek ieslēgti pārmaiņus saskaņā ar 2. tabulu. Tapas DO1, DO3 un DO5 paliek zemas, bet signāli DO2 un DO4 pārmaiņus ieslēdzas ieslēgt secīgi. Tiek novēroti arī tādi paši modeļi DO6-DO10 (nav parādīts attēlā, jo ir ierobežots analizatora ievades skaits). Ikreiz, kad ir ieslēgts kāds no signāliem DO1-DO10, ieslēdzas arī draivera iespējošanas (En) signāls, kas citādi paliek izslēgts. Visā animācijas laikā, kad indikatora signāls kļūst zems (IND = 0), En un DO10 signāli ieslēdzas un paliek loģiski augsti. Rezultāti precīzi atbilst 2. piemēra prasībām un teorētiskajām idejām.

15. attēlā parādīta dažādu izejas signālu laika diagramma 3. piemērā, kad indikatora signāls ir ieslēgts (IND = 1). Var novērot, ka signāli izejas tapām DO1-DO7 ieslēdzas, kā parādīts 2. tabulā. Turklāt pin DO9 signāls darbojas arī saskaņā ar 2. tabulu (nav parādīts attēlā). Tapas DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 paliek zemas. En1 kļūst loģiski augsts ikreiz, kad ir ieslēgts signāls no DO1, DO3 un DO5, un En2 kļūst loģiski augsts, kad signāls no DO7 un DO9 kļūst augsts. Visas animācijas laikā, kad indikatora signāls kļūst zems (IND = 0), visi izejas signāli: En1, En2 un DO1-DO10 ieslēdzas un paliek loģiski augsti. Tāpēc var secināt, ka rezultāti atbilst prasībām un 3. piemēra teorētiskajiem priekšlikumiem.

Secinājums

Ir sniegts detalizēts dažādu automobiļu pagrieziena rādītāju shēmu apraksts ar animāciju. Šim lietojumam tika izvēlēts piemērots Dialog CMIC SLG46620, jo tas ir pieejams arī TSSOP iepakojumā, kas ir ieteicams skarbai videi rūpnieciskiem lietojumiem. Lai izstrādātu elastīgus secīgus LED animācijas modeļus, tiek piedāvātas divas galvenās shēmas, kurās izmanto viena un vairāku kanālu automobiļu draiverus. Lai radītu vēlamās animācijas, tiek izstrādāti atbilstoši Finite State Moore Machine modeļi. Izstrādātā modeļa apstiprināšanai ir veikti ērti eksperimenti. Konstatēts, ka izstrādāto modeļu funkcionalitāte atbilst teorētiskajam projektam.