DIY ավտոմոբիլային շրջադարձային ազդանշան ՝ անիմացիայի միջոցով. 7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Վերջերս անիմացիոն ցուցիչի առջևի և հետևի LED նախշերը դարձել են նորմ ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ: Այս լուսադիոդային մոդելները հաճախ ներկայացնում են ավտոմեքենաների արտադրողների ապրանքային նշանը և օգտագործվում են նաև տեսողական գեղագիտության համար: Շարժապատկերները կարող են լինել գործողության տարբեր ձևերի և կարող են իրականացվել առանց որևէ MCU- ի ՝ օգտագործելով մի քանի դիսկրետ IC:

Նման դիզայնի հիմնական պահանջներն են. Նորմալ աշխատանքի ընթացքում վերարտադրելի կատարումը, բոլոր LED- ները պարտադրելու տարբերակը, էներգիայի ցածր սպառումը, անսարքության ժամանակ օգտագործված LDO կարգավորիչը անջատելը, LED վարորդը բեռնելը նախքան այն միացնելը և այլն: Բացի այդ, պահանջները կարող են տարբեր լինել մի արտադրողից մյուսը: Ավելին, սովորաբար ավտոմոբիլային ծրագրերում, TSSOP IC- ները սովորաբար նախընտրելի են QFN IC- ների համեմատ իրենց ամրության պատճառով, քանի որ դրանք, ինչպես հայտնի է, հակված են եռակցման հոգնածության խնդիրների, հատկապես ծանր միջավայրում: Բարեբախտաբար, այս ավտոմոբիլային հավելվածի համար Dialog Semiconductor- ը տրամադրում է համապատասխան CMIC, մասնավորապես SLG46620, որը հասանելի է ինչպես QFN, այնպես էլ TSSOP փաթեթներում:

Անիմացիոն ցուցիչի LED նախշերի բոլոր պահանջները ներկայումս բավարարված են ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ `օգտագործելով դիսկրետ IC- ներ: Այնուամենայնիվ, CMIC- ի կողմից տրամադրվող ճկունության մակարդակն անհամեմատելի է և կարող է հեշտությամբ բավարարել մի քանի արտադրողների տարբեր պահանջներ ՝ առանց ապարատային դիզայնի որևէ փոփոխության: Ավելին, ձեռք են բերվում նաև PCB- ի հետքերի զգալի կրճատում և ծախսերի խնայողություն:

Այս հրահանգում ներկայացված է SLG46620- ի միջոցով տարբեր անիմացիոն ցուցիչային լուսային նախշերի հասնելու մանրամասն նկարագրություն:

Ստորև մենք նկարագրեցինք այն քայլերը, որոնք անհրաժեշտ են հասկանալու համար, թե ինչպես է լուծումը ծրագրավորվել ՝ ավտոմեքենայի շրջադարձի ազդանշանը անիմացիայի միջոցով ստեղծելու համար: Այնուամենայնիվ, եթե դուք պարզապես ցանկանում եք ստանալ ծրագրավորման արդյունքը, ներբեռնեք GreenPAK ծրագիրը ՝ արդեն ավարտված GreenPAK դիզայնի ֆայլը դիտելու համար: Միացրեք GreenPAK- ի զարգացման հավաքածուն ձեր համակարգչին և հարվածեք ծրագրին `ավտոմեքենայի շրջադարձային ազդանշանը անիմացիայով ստեղծելու համար:

Քայլ 1: Արդյունաբերության արժեքը

Այս հրահանգում ցուցադրված շրջադարձային ազդանշանների օրինաչափությունները ներկայումս կիրառվում են ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ `օգտագործելով մի շարք դիսկրետ IC- ներ` ավտոմոբիլային ցուցիչների LED նախշերի հաջորդականությունը վերահսկելու համար: Ընտրված CMIC SLG46620- ը ներկայիս արդյունաբերական նախագծում կփոխարինի առնվազն հետևյալ բաղադրիչներին.

No. 1 թիվ 555 ժամաչափի IC (օրինակ ՝ TLC555QDRQ1)

No. 1 թիվ Countոնսոնի հաշվիչ (օրինակ ՝ CD4017)

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

No. 1 թիվ կամ դարպաս (օրինակ ՝ CAHCT1G32)

● Մի քանի պասիվ բաղադրիչներ ՝ ինդուկտորներ, կոնդենսատորներ, ռեզիստորներ և այլն:

Աղյուսակ 1 -ը տրամադրում է ընտրված Dialog CMIC- ի միջոցով ստացված ինքնարժեքի առավելությունը `ցուցիչի լույսի հաջորդական ազդանշանների նախշերի համար` ներկայիս արդյունաբերական լուծույթի համեմատ:

Ընտրված CMIC SLG46620- ը կարժենա 0.50 դոլարից պակաս, այնպես որ LED կառավարման սխեմաների ընդհանուր արժեքը զգալիորեն նվազում է: Բացի այդ, ձեռք է բերվում նաև PCB հետքերի զգալի համեմատական կրճատում:

Քայլ 2: Համակարգի ձևավորում

Նկար 1 -ը ցույց է տալիս առաջին առաջարկվող սխեմայի դիագրամը: Schemeրագրի հիմնական բաղադրիչները ներառում են LDO լարման կարգավորիչ, ավտոմեքենայի LED վարորդ, CMIC SLG46620, տրամաբանական մակարդակի 11 MOSFET և 10 LED: LDO լարման կարգավորիչը երաշխավորում է, որ CMIC- ին տրվում է համապատասխան լարվածություն, և եթե մարտկոցի լարումը որոշակի մակարդակից իջնում է, CMIC- ը վերականգնվում է PG (Power Good) կապի միջոցով: LED- ի վարորդի կողմից հայտնաբերված ցանկացած անսարքության դեպքում LDO լարման կարգավորիչը անջատվում է: SLG46620 CMIC- ն առաջացնում է թվային ազդանշաններ `1-10 պիտակով LED- ները շրջելու համար MOSFET- երի միջոցով: Ավելին, ընտրված CMIC- ն արտադրում է նաև մի ալիքի վարորդի միացման ազդանշան, որն իր հերթին վարում է MOSFET Q1 ՝ մշտական ընթացիկ ռեժիմում աշխատող վարորդը բեռնելու համար:

Հնարավոր է նաև այս սխեմայի մի տարբերակ, որտեղ օգտագործվում է մի քանի ալիքի վարորդ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2 -ում: Այս տարբերակում յուրաքանչյուր ալիքի շարժիչ հոսանքը նվազում է մեկ ալիքի վարորդի համեմատ:

Քայլ 3. GreenPak դիզայն

Flexibleկուն ցուցանիշի LED օրինաչափությունների նպատակին հասնելու համար հարմար տարբերակ է օգտագործել վերջնական վիճակի մեքենա (ՀՍՍ) հասկացությունը: Երկխոսության կիսահաղորդիչը ապահովում է մի քանի CMIC, որոնք պարունակում են ներկառուցված ASM բլոկ: Սակայն, ցավոք, բոլոր այդ CMIC- ները հասանելի են QFN փաթեթներում, խորհուրդ չեն տրվում դաժան միջավայրերի համար: Այսպիսով, ընտրված է SLG46620- ը, որը հասանելի է ինչպես QFN, այնպես էլ TSSOP փաթեթավորմամբ:

Երեք օրինակ ներկայացված են երեք տարբեր LED անիմացիաների համար: Առաջին երկու օրինակների դեպքում մենք դիտարկում ենք մեկ ալիքի վարորդ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1 -ում: Երրորդ օրինակի համար մենք ենթադրում ենք, որ կան բազմաթիվ ալիքների վարորդներ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2 -ում, և յուրաքանչյուր ալիք օգտագործվում է առանձին LED վարելու համար: Այլ օրինաչափություններ կարելի է ձեռք բերել ՝ օգտագործելով նույն հայեցակարգը:

Առաջին օրինակի նախագծում 1-10-ից LED- ները հաջորդաբար միացվում են մեկը մյուսի հետևից, երբ որոշակի ծրագրավորվող ժամկետը լրանում է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3-ում:

Երկրորդ օրինակի նախագծում 2 LED- ներ հաջորդաբար ավելացվում են օրինակին, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4 -ում:

Նկար 5 -ը պատկերում է, թե ինչպես են հաջորդաբար LED- ները հաջորդաբար ավելացվում օրինակում `երրորդ առաջարկվող նախագծում:

Քանի որ SLG46620- ում առկա չէ ASM- ի ներկառուցված բլոկ, վերջավոր վիճակի Moore մեքենա է մշակվում `օգտագործելով առկա բլոկները, մասնավորապես` հաշվիչը, DFF- երը և LUT- ները: Երեք օրինակների համար Աղյուսակ 2 -ի միջոցով մշակվում է 16 նահանգի Moore մեքենա: Աղյուսակ 2 -ում տրված են ներկա և հաջորդ վիճակի բոլոր բիթերը: Ավելին, բոլոր ելքային ազդանշանների բիթերը նույնպես տրամադրվում են: Աղյուսակ 2 -ից հաջորդ վիճակի հավասարումները և բոլոր արդյունքները գնահատվում են ներկա վիճակի բիթերի առումով:

4-բիթանոց Moore Machine- ի զարգացման հիմքում ընկած են 4 DFF բլոկներ: Յուրաքանչյուր DFF բլոկ ֆունկցիոնալորեն ներկայացնում է չորս բիթերից մեկ բիթ ՝ ABCD: Երբ ցուցանիշի ազդանշանը բարձր է (համապատասխանում է ցուցիչի անջատիչին), յուրաքանչյուր ժամացույցի զարկերակից պահանջվում է անցում մեկ վիճակից մյուսին ՝ դրանով իսկ առաջացնելով LED- ի տարբեր նախշեր: Մյուս կողմից, երբ ցուցիչի ազդանշանը ցածր է, նպատակը անշարժ օրինաչափությունն է, որի յուրաքանչյուր դիզայնի օրինակում միացված են բոլոր LED- ները:

Նկար 3-ը ցույց է տալիս մշակված 4-բիթանոց (ABCD) Moore մեքենայի ֆունկցիոնալությունը յուրաքանչյուր օրինակի համար: Նման FSM- ի զարգացման հիմնական գաղափարն է ներկայացնել հաջորդ վիճակի յուրաքանչյուր բիթը, միացման ազդանշանը և յուրաքանչյուր ելքային կապի ազդանշանը (LED- ների համար նշանակված) ներկա վիճակի առումով: Սա այն է, որտեղ LUT- ը նպաստում է: Ներկայիս վիճակի բոլոր 4 բիթերը սնվում են տարբեր LUT- ներով ՝ հիմնականում ժամացույցի զարկերակի եզրին հաջորդ վիճակում պահանջվող ազդանշանին հասնելու համար: Theամացույցի զարկերակի համար հաշվիչը կազմաձևված է, որպեսզի ապահովի զարկերակային գնացք `համապատասխան ժամանակահատվածով:

Յուրաքանչյուր օրինակի համար հաջորդ վիճակի յուրաքանչյուր բիթ գնահատվում է ներկա վիճակի առումով `օգտագործելով K-Maps- ից ստացված հետևյալ հավասարումները.

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'

որտեղ IND- ը ներկայացնում է ցուցանիշի ազդանշանը:

Երեք օրինակներից յուրաքանչյուրի լրացուցիչ մանրամասները տրված են ստորև:

Քայլ 4. Նախագծման օրինակ 1

Միացման ազդանշանի և LED շարժիչ ազդանշանների հավասարումները 1 -ին օրինակի համար, որոնցից յուրաքանչյուրը հաջորդաբար միանում է Նկար 1 -ի սխեմայի համաձայն, ինչպես ցույց է տրված ստորև:

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

Նկար 7-ում ցուցադրված է 1-ին օրինակի Matrix-0 GreenPAK նախագիծը: 4 DFF- ն օգտագործվում են 4-բիթանոց Moore մեքենայի մշակման համար: Վերականգնման ընտրանքով DFF- ները (3-ը `Matrix-0- ից և 1-ը` Matrix-1- ից) ընտրվում են այնպես, որ Moore մեքենան կարողանա հարմարավետ վերակայվել: Հաշվիչը, որի հարմար ժամանակահատվածը 72 մՍ է, կազմաձևված է, որպեսզի յուրաքանչյուր ժամանակաշրջանից հետո փոխի մեքենայի վիճակը: Համապատասխան կազմաձևեր ունեցող LUT- երն օգտագործվում են DFF- ի մուտքերի, Driver Enable Signal (En) և ելքային կապերի ՝ DO1-DO10 գործառույթների ստացման համար:

Նկար 8 -ում ներկայացված մատրիցայում GreenPAK- ի մնացած ռեսուրսներն օգտագործվում են դիզայնը լրացնելու համար `նախկինում նկարագրված մեթոդաբանությամբ: Թվերը համապատասխան պիտակավորված են `պարզության համար:

Քայլ 5. Նախագծման օրինակ 2

Միացման ազդանշանի և LED- ի շարժիչ ազդանշանների հավասարումները 2 -րդ օրինակի համար, որոնցում երկու LED- ներ ավելացվում են հաջորդական օրինակով ՝ օգտագործելով Գծապատկեր 1 -ում տրված սխեման, ինչպես ցույց է տրված ստորև:

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

Նկար 9-ում և Նկար 10-ում ներկայացված են 2-րդ օրինակի Matrix-0 & 1 GreenPAK նախագծերը: Հիմնական դիզայնը նման է Օրինակ 1 -ի նախագծին: Հիմնական տարբերությունները, համեմատած, Driver Enable (En) գործառույթի մեջ են և DO1, DO3, DO5, DO7 և DO10 միացումների բացակայությունը, որոնք այս նախագծում քանդված են:

Քայլ 6: Դիզայնի օրինակ 3

Ստորև բերված են թույլատրելի ազդանշանի և LED շարժիչ ազդանշանների հավասարումները ՝ 3 -րդ օրինակի համար, որոնք ստեղծում են LED հաջորդական հավելման օրինաչափություն ՝ օգտագործելով Գծապատկեր 2 -ի սխեման:

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

Նկար 11-ում և Նկար 12-ում ներկայացված են Օրինակ 3-ի Matrix-0 & 1 GreenPAK նախագծերը: Այս նախագծում կա երկու առանձին Driver Enable Signals (En1 & En2) Driver 1 & 2.- ի համար: Ավելին, ելքային կապերը միացված են համապատասխան կազմաձևված LUT- ների ելքերին:

Սա եզրափակում է GreenPAK- ի նախագծի 1 -ին օրինակը, Օրինակ 2 -ը և Օրինակ 3 -ը:

Քայլ 7: Փորձերի արդյունքներ

1 -ին, 2 -րդ և 3 -րդ օրինակների նախագծերը փորձարկելու հարմար միջոց է փորձարկումը և տեսողական ստուգումը: Յուրաքանչյուր սխեմայի ժամանակավոր վարքագիծը վերլուծվում է տրամաբանական անալիզատորի միջոցով և արդյունքները ներկայացված են այս բաժնում:

Նկար 13 -ը ցույց է տալիս տարբեր ելքային ազդանշանների ժամանակային վարքագիծը Օրինակ 1 -ի համար, երբ ցուցիչը միացված է (IND = 1): Կարելի է նկատել, որ ելքային կապի DO1-DO5 ազդանշանները հաջորդաբար միանում են մյուսին `սահմանված ժամկետի լրանալուց հետո` համաձայն Աղյուսակ 2-ի: Համաձայն աղյուսակ 2-ի: Driver Enable (En) ազդանշանը միանում է, երբ DO1-DO10 ազդանշաններից որևէ մեկը միացված է, հակառակ դեպքում այն անջատված է: Շարժապատկերման ընթացքում, երբ ցուցանիշի ազդանշանը ցածր է (IND = 0), En և DO10 ազդանշանները միանում են և մնում տրամաբանական բարձր: Մի խոսքով, արդյունքները համապատասխանում են պահանջներին և վավերացնում 1 -ին օրինակի տեսական առաջարկները:

Նկար 14 -ում, 2 -րդ Օրինակի տարբեր ելքային ազդանշանների ժամանակացույցի դիագրամը, երբ ցուցիչ ազդանշանը միացված է (IND = 1), պատկերված է: Նկատվում է, որ ելքային DO1-DO5 կապակցիչների ազդանշանները մի շարք ժամանակաշրջաններից հետո հերթականությամբ միացվում են հաջորդաբար ՝ համաձայն Աղյուսակ 2-ի: Պինդ DO1, DO3 և DO5 կապերը մնում են ցածր, մինչդեռ DO2 և DO4 ազդանշանները հերթով շրջվում են: հաջորդաբար Դիտարկվում են նաև նույն ձևերը DO6-DO10- ի համար (ցույց չեն տրված նկարում `անալիզատորի մուտքերի սահմանափակ քանակի պատճառով): Ամեն անգամ, երբ DO1-DO10 ազդանշանը միացված է, Driver Enable (En) ազդանշանը նույնպես միանում է, որը հակառակ դեպքում մնում է անջատված: Անիմացիայի ամբողջ ընթացքում, երբ ցուցանիշի ազդանշանը ցածր է (IND = 0), En և DO10 ազդանշանները միանում են և մնում տրամաբանական բարձր: Արդյունքները ճշգրիտ համապատասխանում են 2 -րդ օրինակին ներկայացվող պահանջներին և տեսական գաղափարներին:

Նկար 15 -ը ցույց է տալիս, օրինակ 3 -ի տարբեր ելքային ազդանշանների ժամանակային դիագրամը, երբ ցուցիչ ազդանշանը միացված է (IND = 1): Կարելի է նկատել, որ ելքային կապի DO1-DO7 ազդանշանները միանում են ինչպես ցույց է տրված Աղյուսակ 2-ում: Ավելին, pin DO9 ազդանշանը նույնպես վարվում է ըստ Աղյուսակ 2-ի (նկարում պատկերված չէ): DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 կապում մնում են ցածր: En1- ը տրամաբանական բարձր է դառնում, երբ DO1- ից, DO3- ից և DO5- ից ազդանշանը միացված է, իսկ En2- ը `տրամաբանական բարձր, երբ DO7- ից և DO9- ից ազդանշանը բարձրանում է: Ամբողջ անիմացիայի ընթացքում, երբ ցուցանիշի ազդանշանը ցածր է (IND = 0), բոլոր ելքային ազդանշանները `En1, En2 և DO1-DO10 միանում և մնում են տրամաբանական բարձր: Հետևաբար, կարելի է եզրակացնել, որ արդյունքները բավարարում են 3 -րդ օրինակի պահանջներն ու տեսական առաջարկները:

Եզրակացություն

Ներկայացվել է անիմացիոն շարժիչով շրջադարձային ազդանշանների տարբեր սխեմաների մանրամասն նկարագրություն: Այս դիմումի համար ընտրվել է համապատասխան Dialog CMIC SLG46620, քանի որ այն հասանելի է նաև TSSOP փաթեթում, որը նպատակահարմար է արդյունաբերական ծանր միջավայրի համար: Երկու խոշոր սխեմաներ `օգտագործելով մեկ և մի քանի ալիքների ավտոմոբիլային վարորդներ, ներկայացված են ճկուն հաջորդական LED անիմացիոն մոդելների մշակման համար: Համապատասխան վերջնական վիճակի Moore մեքենայի մոդելները մշակվում են ցանկալի անիմացիաներ ստեղծելու համար: Մշակված մոդելի վավերացման համար կատարվել են հարմար փորձեր: Հաստատված է, որ մշակված մոդելների ֆունկցիոնալությունը համաձայն է տեսական նախագծի հետ: