DIY PWM վերահսկում համակարգչային երկրպագուների համար. 12 քայլ

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

Այս հրահանգը նկարագրում է 12 Վ համակարգչի PWM օդափոխիչի PWM լիովին վերահսկիչ սարք ստեղծելը: Դիզայնը կարող է կառավարել մինչև 16 3-փին համակարգչային երկրպագու: Դիզայնը օգտագործում է զույգ Dialog GreenPAK ™ կազմաձևվող խառը ազդանշանային IC- ներ ՝ յուրաքանչյուր երկրպագուի աշխատանքային ցիկլը վերահսկելու համար: Այն ներառում է նաև օդափոխիչի արագությունը փոխելու երկու եղանակ.

ա քառակուսի/պտտվող կոդավորիչով

բ. C# ներկառուցված Windows հավելվածով, որը GreenPAK- ի հետ շփվում է I2C- ի միջոցով:

Ստորև մենք նկարագրեցինք այն քայլերը, որոնք անհրաժեշտ են հասկանալու համար, թե ինչպես է GreenPAK չիպը ծրագրավորվել ՝ համակարգչի երկրպագուների համար PWM հսկողություն ստեղծելու համար: Այնուամենայնիվ, եթե դուք պարզապես ցանկանում եք ստանալ ծրագրավորման արդյունքը, ներբեռնեք GreenPAK ծրագիրը ՝ արդեն ավարտված GreenPAK դիզայնի ֆայլը դիտելու համար: Միացրեք GreenPAK զարգացման հավաքածուն ձեր համակարգչին և հարվածեք ծրագրին ՝ համակարգչի երկրպագուների համար PWM կառավարման անհատական IC ստեղծելու համար:

Քայլ 1: Համակարգի արգելափակման դիագրամ

Քայլ 2. SLG46108 Պտտվող ապակոդավորիչի ձևավորում

Պտտվող կոդավորիչն օգտագործվում է երկրպագուների աշխատանքային ցիկլը ձեռքով ավելացնելու կամ նվազեցնելու համար: Այս սարքը ելքեր է թողնում իր A և B ալիքների ելքերի վրա, որոնք գտնվում են 90 ° հեռավորության վրա: Տե՛ս AN-1101: Unclocked Quadrature Decoder ՝ լրացուցիչ տեղեկությունների համար, թե ինչպես է աշխատում պտտվող կոդավորիչը:

Clockամացույցով պտտվող ապակոդավորիչը կարող է ստեղծվել Dialog GreenPAK SLG46108- ի միջոցով `A և B ալիքների ազդանշանները մշակելու և դրանք ելքագրելու համար ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ (CCW) և ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ (CW) իմպուլսների միջոցով:

Երբ A ալիքը տանում է B ալիքին, դիզայնը կարճ իմպուլս է թողնում CW- ի վրա: Երբ B ալիքը տանում է A ալիք, այն կարճ իմպուլս է թողնում CCW- ի վրա

Երեք DFF- ներ համաժամացնում են A ալիքի մուտքը ժամացույցի հետ: Նմանապես, OUT0- ով խողովակի հետաձգումը սահմանում է երկու DFF և OUT1- ը `երեք DFF, ստեղծում է նույն ֆունկցիոնալությունը B ալիքի համար:

CW և CCW ելքեր ստեղծելու համար օգտագործեք մի քանի LUT, այս ստանդարտ պտտվող ապակոդավորման նախագծի մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար այցելեք այս կայքը:

GreenPAK- ի պտտվող ապակոդավորիչը կստանա մուտքային A և B իմպուլսներ և դուրս կբերի CW և CCW իմպուլսները, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4 -ում:

XOR դարպասներից հետո միացումն ապահովում է, որ երբեք միևնույն ժամանակ չլինի CW զարկերակ և CCW զարկերակ ՝ թույլ տալով պտտվող կոդավորիչի հետ կապված ցանկացած սխալ: CW և CCW ազդանշանների վրա 8 ms ընկնելու եզրերի հետաձգումը ստիպում է նրանց բարձր մնալ 8 ms գումարած մեկ ժամացույցի ցիկլ, որն անհրաժեշտ է ստորին SLG46826 GreenPAK- երի համար:

Քայլ 3. SLG46826 Օդափոխիչի վերահսկիչի ձևավորում

Քայլ 4. PWM սերունդ ՝ օֆսեթ հաշվիչներով

PWM ազդանշան ստեղծելու համար օգտագործվում է մի զույգ օֆսեթ հաշվիչ `նույն ժամանակահատվածով: Առաջին հաշվիչը սահմանում է DFF, իսկ երկրորդը վերականգնում է այն ՝ ստեղծելով կայուն ցիկլի PWM ազդանշան, ինչպես ցույց է տրված Նկար 6 -ում և 7 -ում:

CNT6- ը սահմանում է DFF10, իսկ CNT1- ի հակադարձ ելքը վերականգնում է DFF10- ը: 18 -րդ և 19 -րդ կապումներն օգտագործվում են PWM ազդանշանը արտաքին միացումներին դուրս բերելու համար

Քայլ 5. Աշխատանքային ցիկլի վերահսկում ժամացույցի ներարկումով և ժամացույցի բացթողմամբ

Օդափոխիչի վերահսկիչը ստանում է CW և CCW ազդանշանները որպես պտտվող ապակոդավորողից մուտքագրված միջոցներ և դրանք օգտագործում է կամ բարձրացնելու կամ նվազեցնելու PWM ազդանշանը, որը վերահսկում է օդափոխիչի արագությունը: Սա հասնում է մի քանի թվային տրամաբանության բաղադրիչների:

CW ցիկլը պետք է մեծանա, երբ CW զարկերակ է ստացվում: Դա արվում է լրացուցիչ ժամացույցի զարկերակի ներարկմամբ CNT6 բլոկի մեջ, որի արդյունքում այն դուրս է գալիս մեկ ժամացույցի ցիկլից ավելի վաղ, քան հակառակ դեպքում կլիներ: Այս գործընթացը ներկայացված է Նկար 8 -ում:

CNT1- ը դեռ անընդհատ արագանում է, բայց CNT6- ում ներարկվում են մի քանի լրացուցիչ ժամացույցներ: Ամեն անգամ, երբ հաշվիչին տեղադրվում է լրացուցիչ ժամացույց, այն մեկ ժամացույցի ժամանակահատվածը տեղափոխում է ձախ:

Ընդհակառակը, աշխատանքային ցիկլը նվազեցնելու համար բաց թողեք CNT6- ի ժամացույցի զարկերակը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 9 -ում: CNT1- ը դեռ անընդհատ արագանում է, և կան բաց թողնված ժամացույցի զարկերակներ CNT6- ի համար, որտեղ հաշվիչը չի ժամացույցավորվել այն ժամանակ, երբ ենթադրվում էր: դեպի. Այս կերպ CNT6- ի թողարկումը միաժամանակ մեկ ժամացույցով շրջվում է աջ ՝ կրճատելով ելքային PWM աշխատանքային ցիկլը:

Clockամացույցի ներարկումը և ժամացույցը բաց թողնելու գործառույթը կատարվում է GreenPAK- ի որոշ թվային տրամաբանական տարրերի օգտագործմամբ: Մի զույգ բազմաֆունկցիոնալ բլոկ օգտագործվում է սողնակ/եզրերի դետեկտորի զույգ կոմբոներ ստեղծելու համար: 4-բիթանոց LUT0- ն օգտագործվում է ընդհանուր ժամացույցի ազդանշանի (CLK/8) և ժամացույցի ներարկիչ կամ ժամացույցը բաց թողնելու ազդանշանների միջև խառնվելու համար: Այս գործառույթը ավելի մանրամասն նկարագրված է Քայլ 7 -ում:

Քայլ 6: ՍՏՈԳԻ Մուտք

BUTTON- ի մուտքը հանվում է 20 ms- ի համար, այնուհետև օգտագործվում է կողպեքը փոխելու համար, որը որոշում է, թե արդյոք տվյալ չիպը ընտրված է: Եթե այն ընտրված է, ապա 4-բիթանոց LUT- ն անցնում է ժամացույցը բաց թողնելու կամ ներարկման ազդանշանները: Եթե չիպը ընտրված չէ, ապա 4-բիթանոց LUT- ը պարզապես անցնում է CLK/8 ազդանշանը:

Քայլ 7. Աշխատանքային ցիկլի շրջման կանխարգելում

RS փականները 3-բիթանոց LUT5 և 3-բիթանոց LUT3- ն օգտագործվում են համոզվելու համար, որ դուք չեք կարող ներարկել կամ բաց թողնել այնքան շատ ժամացույցներ, որ օֆսեթ հաշվիչները գլորվեն: Սա այն է, որպեսզի համակարգը չհասնի 100 % աշխատանքային ցիկլի և այնուհետև գլորվի 1 % աշխատանքային ցիկլի, եթե ստանա մեկ այլ ներարկված ժամացույց:

RS սողնակները դա կանխում են ՝ մուտքերը միացնելով բազմաֆունկցիոնալ բլոկներին, երբ համակարգը մեկ ժամացույցի ցիկլից հեռու է գլորվելուց: Pairույգ DFF- ները հետաձգում են PWM_SET և PWM_nRST ազդանշանները մեկ ժամացույցի ժամանակահատվածով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 11 -ում:

Pairույգ LUTs օգտագործվում են անհրաժեշտ տրամաբանություն ստեղծելու համար: Եթե հերթապահության շրջանն այնքան ցածր է, որ ուշացած PWM_SET ազդանշանը տեղի է ունենում PWM_nRST ազդանշանի հետ միաժամանակ, հերթապահության ցիկլի հետագա նվազումը կառաջացնի շրջադարձ:

Նմանապես, եթե մոտենում ենք աշխատանքի առավելագույն ցիկլին, այնպիսին, որ հետաձգված PWM_nRST ազդանշանը հայտնվի PWM_SET ազդանշանի հետ միաժամանակ, անհրաժեշտ է խուսափել աշխատանքային ցիկլի հետագա ավելացումից: Այս դեպքում հետաձգեք nRST ազդանշանը երկու ժամացույցի ցիկլով `ապահովելու համար, որ համակարգը չի գլորվի 99 % -ից մինչև 1 %:

Քայլ 8. Աշխատանքային ցիկլի վերահսկում I2C- ով

Այս դիզայնը ներառում է աշխատանքային ցիկլը վերահսկելու այլ միջոց, բացի ժամացույցի բացթողումից/ժամացույցի ներարկումից: Արտաքին միկրոկառավարիչը կարող է օգտագործվել GreenPAK- ին I2C հրամաններ գրելու համար `աշխատանքային ցիկլը սահմանելու համար:

I2C- ի վրա աշխատանքային ցիկլի վերահսկումը պահանջում է, որ վերահսկիչը կատարի հրամանի որոշակի հաջորդականություն: Այս հրամանները հերթականությամբ ցուցադրվում են Աղյուսակ 1 -ում: «x» - ը ցույց է տալիս մի բիթ, որը չպետք է փոխվի, «[» - ը ՝ «START» բիթ, և «]» - ը ՝ STOP բիթ:

PDLY բլոկը առաջացնում է կարճ ակտիվ բարձր զարկերակ CLK/8 ազդանշանի ընկնող եզրին, որը կոչվում է! CLK/8: Այդ ազդանշանն օգտագործվում է կայուն հաճախականությամբ DFF14- ը ժամացույց անելու համար: Երբ I2C_SET- ը բարձրանում է բարձր ասինքրոն, CLK/8 -ի հաջորդ աճող ծայրը հանգեցնում է DFF14- ի բարձր թողարկմանը, ինչը միացնում է CNT5 OneShot- ը: OneShot- ն աշխատում է ժամացույցի այն ցիկլերի քանակի համար, որոնք օգտագործողը գրել է, ինչպես նշված է Աղյուսակ 1 -ում «Գրել CNT5» I2C հրահանգում: Այս դեպքում դա ժամացույցի 10 ցիկլ է: OneShot- ը թույլ է տալիս 25 ՄՀց տատանումին աշխատել իր տևողությամբ և ոչ ավելի, որպեսզի 3-բիթանոց LUT0- ը ստանա CNT5- ին գրված ժամացույցի ցիկլերի քանակը:

Նկար 15-ը ցույց է տալիս այս ազդանշանները, որտեղ կարմիր ժամացույցներն են, որոնք ուղարկվում են 3-բիթանոց LUT0- ին, որը դրանք փոխանցում է CNT6 (PWM_SET հաշվիչ), դրանով իսկ ստեղծելով օֆսեթ հերթապահության ցիկլի առաջացման համար:

Քայլ 9: Տախոմետրերի ընթերցում

Desiredանկության դեպքում օգտվողը կարող է կարդալ արագաչափի արժեքը I2C- ով ՝ հետևելու համար, թե որքան արագ է պտտվում օդափոխիչը ՝ կարդալով CNT2 արժեքը: CNT2- ը ավելանում է ամեն անգամ, երբ ACMP0H- ն բարձրանում է եզր և կարող է ասինխրոն կերպով զրոյացվել I2C հրամանով: Նկատի ունեցեք, որ սա կամընտիր գործառույթ է, և ACMP0H- ի շեմը պետք է շտկվի `համաձայն օգտագործվող հատուկ օդափոխիչի բնութագրերի:

Քայլ 10. Արտաքին սխեմաների ձևավորում

Արտաքին սխեման բավականին պարզ է: Կա GreenPAK- ի Pin6- ին միացված մի կոճակ `միացնելու համար, թե արդյոք այս կոնկրետ սարքը ընտրված է պտտվող կառավարման համար, և Pin12- ին և Pin13- ին միացված լուսադիոդ` սարքը ընտրելու ժամանակը նշելու համար:

Քանի որ օդափոխիչն աշխատում է 12 Վ լարման վրա, դրա անջատումը վերահսկելու համար անհրաժեշտ է մի զույգ FET: GreenPAK- ի Pin18- ը և Pin19- ը քշում են nFET- ը: Երբ nFET- ը միացված է, այն քաշում է pFET LOW- ի դարպասը, որը միացնում է երկրպագուն +12 Վ -ին: Երբ nFET- ն անջատված է, PFET- ի դարպասը քաշվում է 1 կՄ ռեզիստորով, որն անջատում է օդափոխիչը +12 Վ -ից

Քայլ 11: PCB նախագծում

Նախագծի նախատիպը կազմելու համար հավաքվեցին մի քանի հատ PCB: Ձախ PCB- ն «Fan Controller» - ն է, որտեղ տեղակայված են պտտվող կոդավորիչը, 12 Վ լծակը, SLG46108 GreenPAK- ը և FT232H USB- ի I2C անջատիչ տախտակի միակցիչները: Աջ կողմում գտնվող երկու PCB- ն «Fan Boards» են, որոնք պարունակում են SLG46826 GreenPAK- ներ, սեղմման կոճակներ, անջատիչներ, LED- ներ և օդափոխիչի վերնագրեր:

Յուրաքանչյուր երկրպագուների տախտակ ունի ձախ գլխարկով ծածկված գլխիկ, իսկ աջ կողմում `կին գլխով, որպեսզի դրանք միասին շղթայված լինեն: Յուրաքանչյուր Fan Board- ը կարող է համալրվել երկու երկրպագուների ինքնուրույն վերահսկելու ռեսուրսներով:

Քայլ 12: C# հավելված

C# հավելվածը գրվել է Fan Boards- ի հետ FT232H USB-I2C կամրջի միջոցով ինտերֆեյսի համար: Այս ծրագիրը կարող է օգտագործվել յուրաքանչյուր երկրպագուի հաճախականությունը հարմարեցնելու համար I2C հրամաններով, որոնք գեներացվում են հավելվածի կողմից:

Հավելվածը վայրկյանում մեկ անգամ կապում է բոլոր 16 I2C հասցեները և GUI- ն համալրում առկա ստրուկի հասցեներով: Այս օրինակում ՝ տախտակին միացված Fan 1 (ստրուկի հասցե 0001) և Fan 3 (ստրուկի հասցե 0011): Յուրաքանչյուր երկրպագուի աշխատանքային ցիկլի անհատական փոփոխությունները կարող են կատարվել ՝ սահեցնող սանդղակը տեղափոխելով կամ 0-256-ի արժեքը մուտքագրելով սահող սանդղակի տակ գտնվող տեքստային տուփում:

Եզրակացություններ

Այս դիզայնի միջոցով հնարավոր է ինքնուրույն վերահսկել մինչև 16 երկրպագու (քանի որ կան 16 հնարավոր I2C ստրուկի հասցե) կամ պտտվող կոդավորիչով կամ C# հավելվածով: Beenույց է տրված, թե ինչպես կարելի է զույգ օֆսեթ հաշվիչներով առաջացնել PWM ազդանշան, և ինչպես մեծացնել և նվազեցնել այդ ազդանշանի աշխատանքային ցիկլը ՝ առանց շրջվելու: