DIY Automotive suunatuled animatsiooniga: 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Viimasel ajal on animeeritud näidikute eesmised ja tagumised LED -mustrid muutunud autotööstuses tavapäraseks. Need töötavad LED -mustrid kujutavad sageli autotootjate kaubamärki ja neid kasutatakse ka visuaalse esteetika jaoks. Animatsioonid võivad olla erineva käitumismustriga ja neid saab rakendada ilma MCU -ta, kasutades mitut diskreetset IC -d.

Selliste disainilahenduste peamised nõuded on järgmised: reprodutseeritav jõudlus normaalse töö ajal, võimalus lülitada sisse kõik LED -id, madal energiatarve, kasutatud LDO regulaatori väljalülitamine rikke ajal, LED -draiveri laadimine enne selle lubamist jne. Lisaks võivad nõuded erineda ühelt tootjalt teisele. Lisaks eelistatakse tavaliselt autotööstuses TSSOP IC -sid nende tugevuse tõttu võrreldes QFN -i IC -dega, kuna need on teadaolevalt altid jootma väsimise probleemidele, eriti karmides keskkondades. Selle autorakenduse õnneks pakub Dialog Semiconductor sobivat CMIC -i, nimelt SLG46620, mis on saadaval nii QFN kui ka TSSOP pakettides.

Kõik animeeritud indikaator -LED -mustritele esitatavad nõuded on autotööstuses praegu diskreetsete IC -de abil täidetud. CMIC -i pakutav paindlikkus on aga võrreldamatu ja suudab hõlpsasti rahuldada mitmete tootjate erinevaid nõudeid ilma riistvara kujundust muutmata. Lisaks saavutatakse märkimisväärne trükkplaatide jalajälje vähendamine ja kulude kokkuhoid.

Selles juhendis esitatakse üksikasjalik kirjeldus erinevate animeeritud indikaatorlampide saavutamise kohta SLG46620 abil.

Allpool kirjeldasime samme, mida on vaja mõista, kuidas lahendus on programmeeritud nii, et luua animatsiooniga auto suunatuled. Kui aga soovite lihtsalt programmeerimise tulemust saada, laadige GreenPAKi tarkvara alla, et vaadata juba valminud GreenPAK disainifaili. Ühendage GreenPAK arenduskomplekt arvutiga ja vajutage programmi, et luua animatsiooniga auto suunatuled.

Samm: tööstuse väärtus

Selles juhendis näidatud suunatulede mustreid rakendatakse praegu autotööstuses, kasutades mitut eraldiseisvat IC -d, et juhtida autoindikaatorite LED -mustrite järjestust. Valitud CMIC SLG46620 asendaks praeguses tööstusdisainilahenduses vähemalt järgmised komponendid:

● 1 nr 555 Taimer IC (nt TLC555QDRQ1)

● 1 nr Johnsoni loendur (nt CD4017)

● 2 nr D-tüüpi positiivse servaga käivitatud klapp (nt 74HC74)

● 1 nr VÕI värav (nt CAHCT1G32)

● Mitu passiivset komponenti, nt induktiivpoolid, kondensaatorid, takistid jne.

Tabelis 1 on näidatud tulede järjestikuste suunatulede puhul valitud Dialog CMIC abil saadud kulueelis võrreldes praeguse tööstusliku lahendusega.

Valitud CMIC SLG46620 maksaks vähem kui 0,50 dollarit, seega väheneb LED -juhtimisahela kogukulu märkimisväärselt. Lisaks saavutatakse ka märkimisväärne PCB jalajälje võrdlus.

2. etapp: süsteemi projekteerimine

Joonisel 1 on kujutatud esimese kavandatud skeemi skeem. Skeemi põhikomponentide hulka kuuluvad LDO pingeregulaator, auto LED-draiver, CMIC SLG46620, 11 loogilise taseme MOSFET-i ja 10 LED-i. LDO pingeregulaator tagab, et CMIC -le antakse sobiv pinge ja kui aku pinge langeb teatud tasemelt, lähtestatakse CMIC PG (Power Good) tihvti kaudu. LED -draiveri tuvastatud rikkeolukorras lülitatakse LDO pingeregulaator välja. SLG46620 CMIC genereerib digitaalsed signaalid, et juhtida indikaatorpöörde LED-e, mis on tähistatud 1-10, läbi MOSFET-ide. Lisaks toodab valitud CMIC ka lubamise signaali ühe kanaliga draiverile, mis omakorda juhib MOSFET Q1, et laadida püsivoolurežiimis töötav draiver.

Võimalik on ka selle skeemi variant, kus kasutatakse mitme kanaliga draiverit, nagu on näidatud joonisel 2. Selle valiku korral väheneb iga kanali juhtimisvool võrreldes ühe kanaliga draiveriga.

3. samm: GreenPaki disain

Paindlike indikaator -LED -mustrite eesmärgi saavutamiseks sobib Finite State Machine (FSM) kontseptsiooni kasutamine. Dialogi pooljuht pakub mitmeid CMIC-sid, mis sisaldavad sisseehitatud ASM-plokki. Kahjuks ei ole kõik need CMIC -d saadaval QFN -pakettides karmides keskkondades. Seega valitakse SLG46620, mis on saadaval nii QFN kui ka TSSOP pakendis.

Esitatakse kolm näidet kolme erineva LED -animatsiooni kohta. Kahe esimese näite puhul käsitleme ühe kanaliga draiverit, nagu on näidatud joonisel 1. Kolmanda näite puhul eeldame, et saadaval on mitme kanali draiverid, nagu on näidatud joonisel 2, ja iga kanalit kasutatakse eraldi LED -i juhtimiseks. Sama kontseptsiooni abil on võimalik saada ka teisi mustreid.

Esimeses näites on valgusdioodid vahemikus 1 kuni 10 järjestikku sisse lülitatud, kui teatud programmeeritav ajavahemik lõpeb, nagu on näidatud joonisel 3.

Teise näite kujunduses lisatakse mustrisse järjestikku 2 LED -i, nagu on näidatud joonisel 4.

Joonisel 5 on kujutatud, kuidas alternatiivsed LED -id lisatakse mustrisse järjestikku kolmandas kavandatud kujunduses.

Kuna SLG46620-s pole ühtegi sisseehitatud ASM-i plokki, töötatakse Finite State Moore'i masin välja, kasutades saadaolevaid plokke, nimelt loendurit, DFF-e ja LUT-sid. 16 olekuga Moore'i masin on välja töötatud kolme näite tabeli 2 abil. Tabelis 2 on toodud kõik praeguse ja järgmise oleku bitid. Lisaks on olemas ka kõigi väljundsignaalide bitid. Tabelist 2 hinnatakse järgmise oleku võrrandeid ja kõiki väljundeid praeguse oleku bitti arvestades.

4-bitise Moore Machine'i arendamise keskmes on 4 DFF-plokki. Iga DFF -plokk esindab funktsionaalselt ühte bitti neljast bitist: ABCD. Kui indikaatorisignaal on kõrge (vastab sisselülitatud indikaatorlülitile), on igal kellaimpulsil vaja üleminekut ühest olekust teise, tekitades seega erinevaid LED -mustreid. Teisest küljest, kui indikaatorsignaal on madal, on eesmärgiks statsionaarne muster, kus kõik disaininäites olevad LED -id põlevad.

Joonis 3 näitab iga näite jaoks välja töötatud 4-bitise (ABCD) Moore-masina funktsionaalsust. Sellise FSM -i väljatöötamise põhiidee on kujutada järgmise oleku iga bitti, lubamissignaali ja iga väljundpinge signaali (määratud LED -ide jaoks) praeguse oleku järgi. Siin annavad oma panuse LUT -id. Kõik praeguse oleku 4 bitti suunatakse erinevatesse LUT -idesse, et põhimõtteliselt saavutada nõutav signaal järgmises olekus kellaimpulsi servas. Kellaimpulsi jaoks on loendur konfigureeritud pakkuma sobiva perioodiga impulssrongi.

Iga näite puhul hinnatakse järgmise oleku iga bitti praeguse oleku järgi, kasutades järgmisi K-Mapsist saadud võrrandeid:

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

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

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

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

kus IND tähistab indikaatorsignaali.

Kõigi kolme näite kohta leiate lisateavet allpool.

Samm 4: disaininäide 1

Esimese näite lubamissignaali ja LED -sõidusignaalide võrrandid, kus iga LED süttib järjestikku, kasutades joonisel 1 toodud skeemi, on näidatud allpool.

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

Joonisel 7 on näidatud näite 1 maatriks-0 GreenPAK disain. 4-bitise Moore-masina arendamiseks kasutatakse 4 DFF-i. Lähtestamisvalikuga DFF-id (3 Matrix-0-st ja 1 Matrix-1-st) on valitud nii, et Moore'i masinat saab mugavalt lähtestada. Loendur sobiva ajavahemikuga 72 mS on konfigureeritud muutma masina olekut pärast iga perioodi. Sobiva konfiguratsiooniga LUT-sid kasutatakse funktsioonide tuletamiseks DFF-i sisenditele, draiveri lubamissignaalile (En) ja väljundnõeltele: DO1-DO10.

Joonisel 8 näidatud maatriksis kasutatakse ülejäänud GreenPAK ressursse disaini lõpuleviimiseks, kasutades eelnevalt kirjeldatud metoodikat. Arvud on selguse huvides asjakohaselt märgistatud.

5. samm: disaininäide 2

Teise näite lubamissignaali ja LED -sõidusignaalide võrrandid koos kahe LED -i lisamisega järjestikusele mustrile, kasutades skeemi joonisel 1, on näidatud allpool.

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

Joonisel fig 9 ja joonisel 10 on toodud näite 2 maatriksid 0 ja 1 GreenPAK. Põhikujundus sarnaneb näite 1 kujundusega. Võrreldes on peamised erinevused juhi lubamise (En) funktsioonis ja DO1, DO3, DO5, DO7 ja DO10 ühenduste puudumisel, mis on selles disainis alla tõmmatud.

6. etapp: disaininäide 3

Allpool on toodud 3. näite lubamissignaali ja LED -sõidusignaalide võrrandid, mis loovad alternatiivse LED -järjestikuse liitmustri, kasutades joonisel 2 toodud skeemi.

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

Joonisel fig 11 ja joonisel 12 on esitatud näite 3 GreenPAKi disainilahendused Matrix-0 ja 1. Selles konstruktsioonis on draiveri 1 ja 2 jaoks kaks eraldi draiveri lubamise signaali (En1 & En2). Lisaks on väljundpoldid ühendatud sobivalt konfigureeritud LUT -de väljunditega.

Sellega lõpeb näite 1, näite 2 ja näite GreenPAK disainiosa.

7. samm: katsetamise tulemused

Mugav viis näite 1, näite 2 ja näite 3 kavandite testimiseks on katsetamine ja visuaalne kontroll. Iga skeemi ajalist käitumist analüüsitakse loogilise analüsaatori abil ja tulemused esitatakse selles jaotises.

Joonis 13 näitab näite 1 erinevate väljundsignaalide ajalist käitumist, kui indikaator on sisse lülitatud (IND = 1). Võib täheldada, et väljundtihvtide DO1-DO5 signaalid lülituvad järjestikku üksteise järel sisse pärast määratud ajavahemiku lõppu vastavalt tabelile 2. Tihvtidele DO6-DO10 edastatavate signaalide muster on samuti sarnane. Juhi lubamise (En) signaal süttib, kui mõni signaalidest DO1-DO10 on sisse lülitatud ja muidu on see välja lülitatud. Animatsiooni ajal, kui indikaatorisignaal langeb (IND = 0), lülituvad En ja DO10 signaalid sisse ja jäävad loogiliselt kõrgeks. Lühidalt, tulemused vastavad nõuetele ja kinnitavad näite 1 teoreetilisi ettepanekuid.

Joonisel 14 on kujutatud näite 2 erinevate väljundsignaalide ajastusskeemi, kus indikaatorisignaal on sisse lülitatud (IND = 1). On täheldatud, et väljundpistikute DO1-DO5 signaalid lülitatakse mõne aja pärast vaheldumisi sisse vastavalt tabelile 2. Tihvtid DO1, DO3 ja DO5 jäävad madalaks, samas kui signaalid DO2 ja DO4 pöörduvad vaheldumisi järjestikku sisse. Sama mustreid täheldatakse ka DO6-DO10 puhul (pole joonisel näidatud, kuna analüsaatori sisendeid on piiratud arv). Kui mõni signaalidest DO1-DO10 on sisse lülitatud, lülitub sisse ka juhi lubamise (En) signaal, mis muidu jääb välja. Kogu animatsiooni ajal, kui indikaatori signaal langeb (IND = 0), lülituvad En ja DO10 signaalid sisse ja jäävad loogiliselt kõrgeks. Tulemused vastavad täpselt näite 2 nõuetele ja teoreetilistele ideedele.

Joonisel 15 on näidatud näite 3 erinevate väljundsignaalide ajastusskeem, kus indikaatorisignaal on sisse lülitatud (IND = 1). Võib täheldada, et väljundtihvtide DO1-DO7 signaalid lülituvad sisse, nagu on näidatud tabelis 2. Peale selle käitub ka tihvti DO9 signaal vastavalt tabelile 2 (pole joonisel näidatud). Tihvtid DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 jäävad madalaks. En1 muutub loogiliselt kõrgeks, kui DO1, DO3 ja DO5 signaal on sisse lülitatud, ja En2 muutub loogiliseks kõrgeks, kui DO7 ja DO9 signaal tõuseb kõrgele. Kogu animatsiooni ajal, kui indikaatorisignaal on madal (IND = 0), lülituvad kõik väljundsignaalid: En1, En2 ja DO1-DO10 sisse ning jäävad loogiliselt kõrgeks. Seetõttu võib järeldada, et tulemused vastavad näite 3 nõuetele ja teoreetilistele ettepanekutele.

Järeldus

Animatsiooniga on esitatud üksikasjalik kirjeldus erinevatest auto suunatule skeemidest. Selle rakenduse jaoks valiti sobiv Dialog CMIC SLG46620, kuna see on saadaval ka TSSOP -pakendis, mis on soovitatav karmide tööstuslike rakenduste jaoks. Paindlike järjestikuste LED -animatsioonimudelite väljatöötamiseks esitatakse kaks peamist skeemi, mis kasutavad ühe- ja mitmekanalilisi autojuhte. Soovitud animatsioonide genereerimiseks on välja töötatud sobivad Finite State Moore Machine mudelid. Arendatud mudeli valideerimiseks on tehtud mugavaid katseid. On kindlaks tehtud, et väljatöötatud mudelite funktsionaalsus vastab teoreetilisele disainile.