DIY Automotive Turn Signal With Animation: 7 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Nylig har animerte indikatorer foran og bak LED -mønstre blitt en norm i bilindustrien. Disse kjørende LED -mønstrene representerer ofte et varemerke for bilprodusentene og brukes også til visuell estetikk. Animasjonene kan ha forskjellige kjøremønstre og kan implementeres uten MCU ved bruk av flere diskrete IC -er.

De viktigste kravene til slike design er: reproduserbar ytelse under normal drift, et alternativ for å tvinge alle lysdioder på, lavt strømforbruk, deaktivere den brukte LDO -regulatoren under en feil, laste LED -driveren før den aktiveres osv. I tillegg kan kravene variere fra en produsent til en annen. Dessuten, vanligvis i bilapplikasjoner, er TSSOP IC vanligvis foretrukket på grunn av deres robusthet sammenlignet med QFN IC, siden disse er kjent for å være utsatt for loddetretthetsproblemer, spesielt i tøffe miljøer. Heldigvis for denne bilapplikasjonen gir Dialog Semiconductor en passende CMIC, nemlig SLG46620, tilgjengelig i både QFN- og TSSOP -pakker.

Alle kravene til de animerte indikator -LED -mønstrene er for øyeblikket oppfylt i bilindustrien ved bruk av diskrete IC -er. Fleksibilitetsnivået fra CMIC er imidlertid uten sidestykke og kan lett imøtekomme varierende krav fra flere produsenter uten noen endring i maskinvaredesign. Videre oppnås også betydelig PCB -fotavtrykkreduksjon og kostnadsbesparelser.

I denne instruksjonsboken presenteres en detaljert beskrivelse av hvordan du oppnår forskjellige animerte indikatorlysmønstre ved hjelp av SLG46620.

Nedenfor har vi beskrevet trinnene som trengs for å forstå hvordan løsningen er programmert til å lage bilsignal med animasjon. Men hvis du bare vil få resultatet av programmeringen, kan du laste ned GreenPAK -programvare for å se den allerede fullførte GreenPAK -designfilen. Koble GreenPAK Development Kit til datamaskinen din og trykk på programmet for å lage bilens blinklys med animasjon.

Trinn 1: Industriens verdi

Blinkersmønstrene vist i denne instruksjonsboken er for tiden implementert i bilindustrien ved hjelp av en rekke diskrete IC -er for å kontrollere sekvensen av bilindikator -LED -mønstre. Den valgte CMIC SLG46620 ville erstatte minst følgende komponenter i dagens industrielle design:

● 1 nr. 555 Timer IC (f.eks. TLC555QDRQ1)

● 1 nr. Johnson -teller (f.eks. CD4017)

● 2 nr. D-Type Positive-Edge-Triggered Flip-Flop (f.eks. 74HC74)

● 1 nr. ELLER gate (f.eks. CAHCT1G32)

● Flere passive komponenter, dvs. induktorer, kondensatorer, motstander etc.

Tabell 1 gir kostnadsfordelen ved å bruke den valgte Dialog CMIC, for indikatorlysets sekvensielle blinklysmønstre, sammenlignet med en nåværende industriell løsning.

Den valgte CMIC SLG46620 vil koste mindre enn $ 0,50, så den totale kostnaden for LED -kontrollkretsene reduseres betydelig. I tillegg oppnås også en betydelig komparativ PCB -fotavtrykkreduksjon.

Trinn 2: Systemdesign

Figur 1 viser diagrammet over den første foreslåtte ordningen. Hovedkomponentene i ordningen inkluderer en LDO-spenningsregulator, en LED-driver for biler, en CMIC SLG46620, 11 MOSFETer på logisk nivå og 10 lysdioder. LDO -spenningsregulatoren sikrer at CMIC får passende spenning, og hvis batterispenningen synker fra et visst nivå, blir CMIC tilbakestilt gjennom PG (Power Good) -pinnen. Under enhver feiltilstand, oppdaget av LED -driveren, blir LDO -spenningsregulatoren deaktivert. SLG46620 CMIC genererer de digitale signalene for å drive indikatorens sving-LED-er merket 1-10 gjennom MOSFET-ene. Videre produserer den valgte CMIC også aktiveringssignalet for enkeltkanaldriveren som igjen driver en MOSFET Q1 for å laste driveren som kjører i konstant strømmodus.

En variant av denne ordningen er også mulig, der en flerkanalsdriver brukes, som vist i figur 2. I dette alternativet reduseres drivstrømmen for hver kanal sammenlignet med enkeltkanalsdriveren.

Trinn 3: GreenPak Design

En passende måte å nå målet om fleksible indikator -LED -mønstre er å bruke et Finite State Machine (FSM) -konsept. Dialog semiconductor gir flere CMIC-er som inneholder en innebygd ASM-blokk. Imidlertid er dessverre ikke alle CMIC -er tilgjengelig i QFN -pakker anbefalt for tøffe miljøer. Så SLG46620 velges som er tilgjengelig i både QFN og TSSOP emballasje.

Tre eksempler presenteres for tre forskjellige LED -animasjoner. For de to første eksemplene vurderer vi en enkelt kanal driver som vist i figur 1. For det tredje eksemplet antar vi at flere kanal drivere er tilgjengelige, som vist i figur 2, og hver kanal brukes til å drive en separat LED. Andre mønstre kan også fås ved å bruke det samme konseptet.

I det første eksempeldesignet tennes lysdioder fra 1-10 sekvensielt etter hverandre når en viss programmerbar tidsperiode utløper som vist i figur 3.

I det andre eksempeldesignet blir 2 lysdioder etter hverandre lagt til i mønsteret som vist i figur 4.

Figur 5 viser hvordan alternative lysdioder blir lagt sekvensielt til mønsteret i den tredje foreslåtte designen.

Siden det ikke er noen innebygd ASM-blokk tilgjengelig i SLG46620, utvikles en Finite State Moore-maskin ved hjelp av de tilgjengelige blokkene, nemlig teller, DFF og LUT. En Moore -maskin med 16 tilstander er utviklet ved bruk av tabell 2 for de tre eksemplene. I tabell 2 er alle bitene i nåværende tilstand og neste tilstand gitt. Videre er også bitene for alle utgangssignalene tilveiebrakt. Fra tabell 2 blir ligningene for den neste tilstanden og alle utgangene evaluert i form av de nåværende tilstandsbitene.

Kjernen i utviklingen av 4-biters Moore Machine er 4 DFF-blokker. Hver DFF -blokk representerer funksjonelt en bit av de fire bitene: ABCD. Når indikatorsignalet er høyt (tilsvarer en på -indikatorbryter), kreves en overgang fra en tilstand til den neste ved hver klokkepuls, og genererer dermed forskjellige LED -mønstre som et resultat. På den annen side, når indikatorsignalet er lavt, er målet et stasjonært mønster som har alle lysdiodene på i hvert designeksempel.

Figur 3 viser funksjonaliteten til den utviklede 4-biters (ABCD) Moore-maskinen for hvert eksempel. Den grunnleggende ideen med utviklingen av en slik FSM er å representere hver bit i den neste tilstanden, aktiveringssignalet og hvert utgangssignal (tilordnet for lysdiodene) når det gjelder nåværende tilstand. Det er her LUT -ene bidrar. Alle de 4 bitene i nåværende tilstand mates til forskjellige LUT -er for i utgangspunktet å oppnå det nødvendige signalet i neste tilstand ved kanten av en klokkepuls. For klokkepulsen er en teller konfigurert for å gi et pulstog med en passende periode.

For hvert eksempel evalueres hver bit i den neste tilstanden når det gjelder nåværende tilstand ved å bruke følgende ligninger avledet fra 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'

hvor IND representerer indikatorsignalet.

Ytterligere detaljer om hvert av de tre eksemplene er gitt nedenfor.

Trinn 4: Designeksempel 1

Likningene for aktiveringssignalet og LED -drivsignalene for det første eksemplet, hvor hver LED slås på i rekkefølge ved hjelp av opplegget i figur 1, er som vist nedenfor.

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

I figur 7 er Matrix-0 GreenPAK-designet i eksempel 1 vist. 4 DFF-er brukes til å utvikle 4-biters Moore-maskin. DFF-er med tilbakestillingsalternativ (3 fra Matrix-0 og 1 fra Matrix-1) velges slik at Moore-maskinen enkelt kan tilbakestilles. En teller, med en passende tidsperiode på 72 mS, er konfigurert til å endre maskinens tilstand etter hver periode. LUT-er med passende konfigurasjoner brukes til å utlede funksjoner for DFF-inngangene, Driver Enable Signal (En) og utgangspinnene: DO1-DO10.

I Matrix vist i figur 8 brukes resten av GreenPAK -ressursene til å fullføre designet ved hjelp av metodikken beskrevet tidligere. Tallene er passende merket for klarhet.

Trinn 5: Designeksempel 2

Likningene for aktiveringssignalet og LED -drivsignalene for det andre eksemplet, med to lysdioder som legger til det sekvensielle mønsteret ved hjelp av opplegget i figur 1, er som vist nedenfor.

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

I figur 9 og figur 10 presenteres Matrix-0 & 1 GreenPAK-designene fra eksempel 2. Den grunnleggende designen ligner på eksempel 1 -designen. De største forskjellene, i sammenligning, er i Driver Enable (En) -funksjonen og ingen tilkoblinger av DO1, DO3, DO5, DO7 og DO10, som er trukket ned i denne designen.

Trinn 6: Designeksempel 3

Likningene for aktiveringssignalet og LED -drivsignalene for det tredje eksemplet, som genererer alternative LED -sekvensielle tilleggsmønstre ved hjelp av opplegget i figur 2, er gitt nedenfor.

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

I figur 11 og figur 12 presenteres Matrix-0 & 1 GreenPAK-designene fra eksempel 3. I denne designen er det to separate Driver Enable Signals (En1 & En2) for Driver 1 & 2. Videre er utgangspinnene koblet til utgangene til riktig konfigurerte LUT -er.

Dette avslutter GreenPAK -designdelen i eksempel 1, eksempel 2 og eksempel 3.

Trinn 7: Eksperimenteringsresultater

En praktisk måte å teste designene i eksempel 1, eksempel 2 og eksempel 3 er eksperimentering og visuell inspeksjon. Den tidsmessige oppførselen til hvert skjema analyseres ved hjelp av en logisk analysator, og resultatene presenteres i denne delen.

Figur 13 viser tidsoppførselen til forskjellige utgangssignaler for eksempel 1 når indikatoren slås på (IND = 1). Det kan observeres at signalene for utgangspinnene DO1-DO5 tennes sekvensielt etter hverandre etter at en angitt tidsperiode utløper i henhold til tabell 2. Mønsteret til signalene gitt til pinnene DO6-DO10 er også like. Driveraktiveringssignalet (En) slås på når noen av signalene DO1-DO10 er slått på og ellers er det av. Under animasjonen, når indikatorsignalet går lavt (IND = 0), slås En og DO10 -signalene på og forblir logiske høye. Kort sagt, resultatene oppfyller kravene og validerer de teoretiske forslagene til eksempel 1.

I figur 14 er tidsdiagrammet for forskjellige utgangssignaler for eksempel 2, med indikatorsignalet slått på (IND = 1), avbildet. Det observeres at signalene for utgangspinnene DO1-DO5 slås på vekselvis i en sekvens etter en tidsperiode i samsvar med tabell 2. Pinnene DO1, DO3 og DO5 forblir lave, mens signalene for DO2 og DO4 vekselvis svinger på sekvensielt. De samme mønstrene for DO6-DO10 blir også observert (ikke vist på figuren på grunn av begrenset antall analysatorinnganger). Når noen av signalene DO1-DO10 er på, slås også signalet Driver Enable (En) på som ellers er av. Gjennom hele animasjonen, når indikatorsignalet går lavt (IND = 0), slås En og DO10 -signalene på og forblir logiske høye. Resultatene oppfyller nøyaktig kravene og de teoretiske ideene for eksempel 2.

Figur 15 viser tidsdiagrammet for forskjellige utgangssignaler for eksempel 3, med indikatorsignalet slått på (IND = 1). Det kan observeres at signalene for utgangspinnene DO1-DO7 slås på som vist i tabell 2. Videre fungerer pin DO9-signalet også i henhold til tabell 2 (ikke vist på figuren). Pinnene DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 forblir lave. En1 blir logisk høyt når et signal fra DO1, DO3 og DO5 er på og En2 blir logisk høyt når et signal fra DO7 og DO9 går høyt. Under hele animasjonen, når indikatorsignalet er lavt (IND = 0), slås alle utgangssignalene: En1, En2 og DO1-DO10 på og forblir logiske høye. Derfor kan det konkluderes med at resultatene oppfyller kravene og de teoretiske forslagene til eksempel 3.

Konklusjon

Det har blitt presentert en detaljert beskrivelse av ulike bilindikatorprogrammer med animasjon. En passende Dialog CMIC SLG46620 ble valgt for denne applikasjonen siden den også er tilgjengelig i TSSOP -pakken som er tilrådelig for industrielle applikasjoner med tøffe omgivelser. To store ordninger, som bruker enkelt- og flerkanals bilførere, presenteres for å utvikle fleksible sekvensielle LED -animasjonsmodeller. Passende Finite State Moore -maskinmodeller er utviklet for å generere ønskede animasjoner. For validering av den utviklede modellen har praktiske eksperimenter blitt utført. Det er fastslått at funksjonaliteten til de utviklede modellene stemmer overens med den teoretiske designen.