Isyarat Pusing Otomotif DIY Dengan Animasi: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Baru-baru ini, corak LED depan dan belakang penunjuk animasi telah menjadi kebiasaan dalam industri automotif. Corak LED yang berjalan ini sering mewakili tanda dagang pengeluar automotif dan juga digunakan untuk estetika visual. Animasi boleh mempunyai corak berjalan yang berbeza dan dapat dilaksanakan tanpa MCU menggunakan beberapa IC diskrit.

Keperluan utama reka bentuk sedemikian adalah: prestasi yang dapat dihasilkan semula semasa operasi normal, pilihan untuk memaksa semua LED menyala, penggunaan kuasa rendah, mematikan pengatur LDO yang digunakan semasa berlaku kesalahan, memuatkan pemacu LED sebelum mengaktifkannya dll. Selain itu, keperluannya boleh berbeza-beza dari satu pengeluar ke yang lain. Lebih-lebih lagi, biasanya dalam aplikasi automotif, TSSOP IC biasanya lebih disukai kerana ketahanannya berbanding dengan QFN IC kerana ini cenderung untuk mengatasi masalah keletihan terutama di persekitaran yang keras. Nasib baik untuk aplikasi automotif ini, Dialog Semiconductor menyediakan CMIC yang sesuai, iaitu SLG46620, tersedia dalam pakej QFN dan TSSOP.

Semua syarat untuk corak LED penunjuk animasi kini dipenuhi dalam industri automotif menggunakan IC diskrit. Walau bagaimanapun, tahap fleksibiliti yang diberikan oleh CMIC tidak dapat ditandingi dan dengan mudah dapat memenuhi pelbagai keperluan beberapa pengeluar tanpa perubahan reka bentuk perkakasan. Selain itu, pengurangan jejak PCB dan penjimatan kos juga dicapai.

Dalam Instructable ini, penerangan terperinci untuk mencapai corak lampu penunjuk animasi yang berbeza menggunakan SLG46620 disajikan.

Di bawah ini kami menerangkan langkah-langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana penyelesaian telah diprogramkan untuk membuat isyarat putaran automotif dengan animasi. Namun, jika anda hanya ingin mendapatkan hasil pengaturcaraan, muat turun perisian GreenPAK untuk melihat Fail Reka Bentuk GreenPAK yang sudah siap. Pasang GreenPAK Development Kit ke komputer anda dan tekan program untuk membuat isyarat giliran automotif dengan animasi.

Langkah 1: Nilai Industri

Pola isyarat putaran yang ditunjukkan dalam Instructable ini sedang dilaksanakan di industri automobil menggunakan sejumlah IC diskrit untuk mengawal urutan corak LED penunjuk automotif. CMIC SLG46620 yang dipilih akan menggantikan sekurang-kurangnya komponen berikut dalam reka bentuk industri semasa:

● 1 No. 555 IC Pemasa (mis. TLC555QDRQ1)

● 1 No. Kaunter Johnson (mis. CD4017)

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

● 1 No. ATAU gerbang (mis. CAHCT1G32)

● Beberapa komponen pasif iaitu induktor, kapasitor, perintang dll.

Jadual 1 memberikan keuntungan kos yang diperoleh dengan menggunakan Dialog CMIC yang dipilih, untuk corak isyarat putaran urutan cahaya penunjuk, dibandingkan dengan penyelesaian industri semasa.

CMIC SLG46620 yang dipilih akan berharga kurang dari $ 0.50, jadi jumlah kos litar kawalan LED menurun dengan ketara. Selain itu, pengurangan jejak PCB perbandingan yang signifikan juga dicapai.

Langkah 2: Reka Bentuk Sistem

Rajah 1 menunjukkan rajah skema cadangan pertama. Komponen utama skema termasuk pengatur voltan LDO, pemacu LED automotif, CMIC SLG46620, 11 MOSFET tahap logik dan 10 LED. Pengatur voltan LDO memastikan voltan yang sesuai diberikan kepada CMIC dan jika voltan bateri turun dari tahap tertentu, CMIC akan diset semula melalui pin PG (Power Good). Semasa sebarang keadaan kerosakan, yang dikesan oleh pemacu LED, pengatur voltan LDO tidak berfungsi. CMG SLG46620 menghasilkan isyarat digital untuk menggerakkan LED putar penunjuk berlabel 1-10 melalui MOSFET. Selain itu, CMIC yang dipilih juga menghasilkan isyarat pengaktifan untuk pemacu saluran tunggal yang seterusnya mendorong MOSFET Q1 untuk memuatkan pemacu yang sedang berjalan dalam mod arus berterusan.

Varian skema ini juga dimungkinkan, di mana pemacu berbilang saluran digunakan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dalam pilihan ini, arus pemanduan setiap saluran berkurang berbanding dengan pemacu saluran tunggal.

Langkah 3: Reka Bentuk GreenPak

Kaedah yang sesuai untuk mencapai matlamat corak LED indikator fleksibel adalah dengan menggunakan konsep Finite State Machine (FSM). Semikonduktor dialog menyediakan beberapa CMIC yang mengandungi blok ASM terbina dalam. Namun, malangnya semua CMIC tersebut terdapat dalam pakej QFN tidak digalakkan untuk persekitaran yang keras. Oleh itu, SLG46620 dipilih yang terdapat dalam pembungkusan QFN dan TSSOP.

Tiga contoh dikemukakan untuk tiga animasi LED yang berbeza. Untuk dua contoh pertama, kami menganggap pemacu saluran tunggal seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. Untuk contoh ketiga, kami menganggap bahawa pemacu saluran banyak tersedia, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, dan setiap saluran digunakan untuk menggerakkan LED yang terpisah. Corak lain juga boleh diperoleh dengan menggunakan konsep yang sama.

Dalam reka bentuk contoh pertama, LED dari 1-10 dihidupkan secara berurutan satu demi satu setelah jangka masa tertentu yang dapat diprogramkan berakhir seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.

Dalam reka bentuk contoh kedua, 2 LED ditambahkan secara berurutan dalam corak seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 5 menggambarkan bagaimana LED gantian ditambahkan secara berurutan dalam corak dalam reka bentuk yang dicadangkan ketiga.

Oleh kerana tidak ada blok ASM bawaan yang tersedia di SLG46620, Mesin Finite State Moore dikembangkan menggunakan blok yang tersedia iaitu kaunter, DFF dan LUT. Mesin Moore 16 keadaan dikembangkan menggunakan Jadual 2 untuk ketiga-tiga contoh. Dalam Jadual 2, semua bit dari keadaan sekarang dan keadaan seterusnya diberikan. Lebih-lebih lagi, bit untuk semua isyarat output juga disediakan. Dari Jadual 2 persamaan keadaan seterusnya dan semua output dinilai dari segi bit keadaan sekarang.

Inti pengembangan Mesin Moore 4-bit adalah 4 blok DFF. Setiap blok DFF secara fungsional mewakili satu bit dari empat bit: ABCD. Apabila isyarat penunjuk tinggi (sesuai dengan suis penunjuk), peralihan dari satu keadaan ke keadaan berikutnya diperlukan pada setiap nadi jam, sehingga menghasilkan corak LED yang berbeza sebagai hasilnya. Sebaliknya, apabila isyarat penunjuk rendah, corak pegun, yang mempunyai semua LED dalam setiap contoh reka bentuk adalah tujuannya.

Rajah 3 menunjukkan fungsi Mesin Moore 4-bit (ABCD) yang dikembangkan untuk setiap contoh. Idea asas pengembangan FSM sedemikian adalah untuk mewakili setiap bit keadaan seterusnya, isyarat pengaktifan dan setiap isyarat pin output (diberikan untuk LED) dari segi keadaan sekarang. Di sinilah LUT menyumbang. Semua 4 bit keadaan sekarang diberi LUT yang berbeza untuk pada dasarnya mencapai isyarat yang diperlukan dalam keadaan seterusnya di pinggir denyutan jam. Untuk nadi jam, kaunter dikonfigurasikan untuk menyediakan kereta nadi dengan jangka masa yang sesuai.

Untuk setiap contoh, setiap bit keadaan seterusnya dinilai dari segi keadaan sekarang menggunakan persamaan berikut yang berasal dari 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'

di mana IND mewakili isyarat penunjuk.

Maklumat lebih terperinci bagi ketiga-tiga contoh diberikan di bawah.

Langkah 4: Contoh Reka Bentuk 1

Persamaan isyarat pengaktifan dan isyarat penggerak LED untuk contoh pertama, dengan setiap LED menyala secara berurutan menggunakan skema pada Rajah 1, adalah seperti yang ditunjukkan di bawah.

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

Dalam Rajah 7, reka bentuk Matriks-0 GreenPAK Contoh 1 ditunjukkan. 4 DFF digunakan untuk membangunkan Mesin Moore 4-bit. DFF dengan pilihan reset (3 dari Matrix-0 dan 1 dari Matrix-1) dipilih supaya Mesin Moore dapat diset semula dengan mudah. Kaunter, dengan jangka masa 72 mS yang sesuai, dikonfigurasikan untuk mengubah keadaan Mesin selepas setiap tempoh. LUT dengan konfigurasi yang sesuai digunakan untuk memperoleh fungsi untuk input DFFs, Driver Enable Signal (En), dan pin output: DO1-DO10.

Dalam Matriks yang ditunjukkan dalam Gambar 8, sisa sumber GreenPAK digunakan untuk menyelesaikan reka bentuk menggunakan metodologi yang dijelaskan sebelumnya. Angka-angka dilabel dengan tepat untuk kejelasan.

Langkah 5: Contoh Reka Bentuk 2

Persamaan isyarat pengaktifan dan isyarat penggerak LED untuk contoh ke-2, dengan dua LED yang ditambahkan dalam corak berurutan menggunakan skema pada Rajah 1, adalah seperti yang ditunjukkan di bawah.

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

Dalam Gambar 9 dan Gambar 10, reka bentuk Matriks-0 & 1 GreenPAK Contoh 2 ditunjukkan. Reka bentuk asasnya serupa dengan reka bentuk Contoh 1. Perbezaan utama, sebagai perbandingan, adalah dalam fungsi Driver Enable (En) dan tidak ada sambungan DO1, DO3, DO5, DO7 dan DO10, yang diturunkan dalam reka bentuk ini.

Langkah 6: Contoh Reka Bentuk 3

Persamaan isyarat pengaktifan dan isyarat pemanduan LED untuk contoh ke-3, menghasilkan corak penambahan urutan LED gantian menggunakan skema dalam Rajah 2, diberikan di bawah.

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

Dalam Gambar 11 dan Gambar 12, reka bentuk Matriks-0 & 1 GreenPAK Contoh 3 ditunjukkan. Dalam reka bentuk ini, terdapat dua isyarat Enable Driver (En1 & En2) yang berasingan untuk Driver 1 & 2. Selain itu, pin output disambungkan ke output LUT yang dikonfigurasi dengan betul.

Ini menyimpulkan bahagian reka bentuk GreenPAK dari Contoh 1, Contoh 2 dan Contoh 3.

Langkah 7: Hasil Eksperimen

Kaedah yang mudah untuk menguji reka bentuk Contoh 1, Contoh 2 dan Contoh 3 adalah eksperimen dan pemeriksaan visual. Tingkah laku temporal setiap skema dianalisis menggunakan penganalisis logik dan hasilnya ditunjukkan dalam bahagian ini.

Rajah 13 menunjukkan tingkah laku temporal isyarat output yang berbeza untuk Contoh 1 setiap kali penunjuk dihidupkan (IND = 1). Dapat diperhatikan bahawa isyarat untuk pin output DO1-DO5 secara berurutan menyala secara berurutan setelah jangka waktu yang ditetapkan berakhir sesuai dengan Jadual 2. Pola isyarat yang diberikan pada pin DO6-DO10 juga serupa. Isyarat Driver Enable (En) dihidupkan apabila mana-mana isyarat DO1-DO10 dihidupkan dan sebaliknya ia dimatikan. Semasa animasi, setiap kali isyarat penunjuk menjadi rendah (IND = 0), isyarat En dan DO10 menyala dan tetap tinggi logiknya. Ringkasnya, hasilnya memenuhi syarat dan mengesahkan cadangan teori untuk Contoh 1.

Dalam Rajah 14, gambarajah masa bagi isyarat output yang berbeza untuk Contoh 2, dengan isyarat penunjuk dihidupkan (IND = 1), digambarkan. Diperhatikan bahawa isyarat untuk pin output DO1-DO5 dihidupkan secara bergantian secara berurutan setelah beberapa waktu sesuai dengan Jadual 2. Pin DO1, DO3 dan DO5 tetap rendah, sedangkan isyarat untuk DO2 dan DO4 bergantian secara berturutan. Corak yang sama untuk DO6-DO10 juga diperhatikan (tidak ditunjukkan dalam gambar kerana bilangan input penganalisis yang terhad). Setiap kali isyarat DO1-DO10 dihidupkan, isyarat Enable Driver (En) juga akan menyala yang sebaliknya akan mati. Sepanjang animasi, setiap kali isyarat penunjuk rendah (IND = 0), isyarat En dan DO10 menyala dan tetap tinggi logiknya. Hasilnya memenuhi syarat dan idea teori untuk Contoh 2 dengan tepat.

Gambar 15 menunjukkan, rajah masa bagi isyarat output yang berbeza untuk Contoh 3, dengan isyarat penunjuk dihidupkan (IND = 1). Dapat diperhatikan bahawa isyarat untuk pin output DO1-DO7 menyala seperti yang ditunjukkan pada Jadual 2. Selain itu, isyarat pin DO9 juga berperilaku sesuai dengan Jadual 2 (tidak ditunjukkan pada gambar). Pin DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 kekal rendah. En1 bertukar tinggi logik setiap kali isyarat dari DO1, DO3 dan DO5 dihidupkan dan En2 bertukar tinggi logik setiap kali isyarat dari DO7 dan DO9 naik tinggi. Selama keseluruhan animasi, setiap kali isyarat penunjuk rendah (IND = 0), semua isyarat output: En1, En2 dan DO1-DO10 dihidupkan dan tetap tinggi logiknya. Oleh itu, dapat disimpulkan bahawa hasilnya memenuhi syarat dan cadangan teori untuk Contoh 3.

Kesimpulannya

Penerangan terperinci mengenai pelbagai skema isyarat putaran automotif dengan animasi telah disampaikan. Dialog CMIC SLG46620 yang sesuai dipilih untuk aplikasi ini kerana ia juga terdapat dalam pakej TSSOP yang disarankan untuk aplikasi industri persekitaran yang keras. Dua skema utama, menggunakan pemacu automotif saluran tunggal dan berbilang, dipersembahkan untuk mengembangkan model animasi LED berurutan yang fleksibel. Model Mesin Keadaan Terhingga yang sesuai dikembangkan untuk menghasilkan animasi yang diinginkan. Untuk pengesahan model yang dikembangkan, eksperimen yang mudah telah dilakukan. Telah ditentukan bahawa fungsi model yang dikembangkan sesuai dengan reka bentuk teori.