DIY Automotive Turn Signal Na May Animation: 7 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Kamakailan lamang, ang mga animated na tagapagpahiwatig sa harap at likurang mga pattern ng LED ay naging isang pamantayan sa industriya ng automotive. Ang mga tumatakbong mga pattern ng LED na ito ay madalas na kumakatawan sa isang trademark ng mga gumagawa ng sasakyan at ginagamit din para sa mga visual aesthetics. Ang mga animasyon ay maaaring magkakaibang mga pattern na tumatakbo at maaaring ipatupad nang walang anumang MCU gamit ang maraming mga discrete IC.

Ang mga pangunahing kinakailangan ng naturang mga disenyo ay: maisasagawa ang pagganap sa panahon ng normal na operasyon, isang pagpipilian upang pilitin ang lahat ng mga LED, mababa ang pagkonsumo ng kuryente, hindi paganahin ang ginamit na regulator ng LDO habang may kasalanan, i-load ang LED driver bago paganahin ito atbp Bilang karagdagan, ang mga kinakailangan ay maaaring magkakaiba mula sa isang tagagawa patungo sa isa pa. Bukod dito, kadalasan sa mga aplikasyon ng sasakyan, ang mga TSSOP IC ay karaniwang ginustong dahil sa kanilang pagiging matatag kumpara sa QFN ICs dahil ang mga ito ay kilala na madaling kapitan ng mga isyu sa pagkapagod lalo na sa mga malupit na kapaligiran. Sa kasamaang palad para sa application na ito ng automotive, ang Dialog Semiconductor ay nagbibigay ng isang angkop na CMIC, katulad ng SLG46620, na magagamit sa parehong mga QFN at TSSOP na pakete.

Ang lahat ng mga kinakailangan para sa mga animated na tagapagpahiwatig na LED pattern ay kasalukuyang natutugunan sa industriya ng automotive na gumagamit ng mga discrete IC. Gayunpaman, ang antas ng kakayahang umangkop na ibinigay ng CMIC ay hindi tugma at madaling magsilbi sa iba't ibang mga kinakailangan ng maraming mga tagagawa nang walang anumang pagbabago sa disenyo ng hardware. Bukod dito, nakakamit din ang makabuluhang pagbawas ng bakas ng paa ng PCB at pagtipid sa gastos.

Sa Instructable na ito, isang detalyadong paglalarawan ng pagkamit ng iba't ibang mga animated na pattern ng ilaw na tagapagpahiwatig gamit ang SLG46620 ay ipinakita.

Sa ibaba inilarawan namin ang mga kinakailangang hakbang na maunawaan kung paano nai-program ang solusyon upang likhain ang signal ng turn ng automotive na may animasyon. Gayunpaman, kung nais mo lamang makuha ang resulta ng pag-program, mag-download ng GreenPAK software upang matingnan ang natapos na GreenPAK Design File. I-plug ang GreenPAK Development Kit sa iyong computer at pindutin ang programa upang lumikha ng signal ng turn ng automotive na may animasyon.

Hakbang 1: Halaga ng industriya

Ang mga pattern ng turn signal na ipinapakita sa Instructable na ito ay kasalukuyang ipinatutupad sa industriya ng sasakyan gamit ang isang bilang ng mga discrete na IC upang makontrol ang pagkakasunud-sunod ng mga pattern ng LED na tagapagpahiwatig ng automotive. Ang napiling CMIC SLG46620 ay papalitan ng hindi bababa sa mga sumusunod na sangkap sa kasalukuyang pang-industriya na disenyo:

● 1 No. 555 Timer IC (hal. TLC555QDRQ1)

● 1 No. Johnson Counter (hal. CD4017)

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

● 1 Hindi O O gate (hal. CAHCT1G32)

● Maraming mga bahagi na passive ibig sabihin ay inductors, capacitors, resistors atbp.

Nagbibigay ang talahanayan 1 ng kalamangan sa gastos na nakuha sa pamamagitan ng paggamit ng napiling Dialog CMIC, para sa tagapagpahiwatig ng ilaw na sunud-sunod na mga pattern ng signal ng pagliko, kumpara sa isang kasalukuyang solusyon sa industriya.

Ang napiling CMIC SLG46620 ay nagkakahalaga ng mas mababa sa $ 0.50, kaya't ang kabuuang halaga ng LED control circuitry ay bumababa nang malaki. Bilang karagdagan, nakakamit din ang makabuluhang paghahambing ng footprint ng PCB.

Hakbang 2: Disenyo ng System

Ipinapakita ng Larawan 1 ang diagram ng unang iminungkahing pamamaraan. Ang mga pangunahing sangkap ng iskema ay may kasamang isang regulator ng boltahe ng LDO, isang driver ng automotive LED, isang CMIC SLG46620, 11 mga antas ng MOSFET na antas at 10 na LED. Tinitiyak ng regulator ng boltahe ng LDO na ang naaangkop na boltahe ay ibinibigay sa CMIC at kung ang boltahe ng baterya ay bumaba mula sa isang tiyak na antas ang CMIC ay nai-reset sa pamamagitan ng pin ng PG (Power Good). Sa panahon ng anumang kondisyon ng kasalanan, nakita ng driver ng LED, hindi pinagana ang regulator ng boltahe ng LDO. Ang SLG46620 CMIC ay bumubuo ng mga digital signal upang himukin ang tagapagpahiwatig ng mga LED na may label na 1-10 sa pamamagitan ng MOSFETs. Bukod dito, ang napiling CMIC ay gumagawa din ng paganahin ang signal para sa solong driver ng channel na kung saan ay naghahimok ng isang MOSFET Q1 upang mai-load ang driver na tumatakbo sa patuloy na kasalukuyang mode.

Posible rin ang isang pagkakaiba-iba ng pamamaraan na ito, kung saan ang isang maramihang channel driver ay nagtatrabaho, tulad ng ipinakita sa Larawan 2. Sa pagpipiliang ito, ang kasalukuyang pagmamaneho ng bawat channel ay binabawasan kumpara sa iisang driver ng channel.

Hakbang 3: Disenyo ng GreenPak

Ang isang angkop na paraan upang makamit ang layunin ng nababaluktot na mga pattern ng LED na tagapagpahiwatig ay ang paggamit ng isang konsepto ng Finite State Machine (FSM). Nagbibigay ang Dialog semiconductor ng maraming mga CMIC na naglalaman ng built-in na ASM block. Gayunpaman, sa kasamaang palad lahat ng mga CMIC na iyon ay magagamit sa mga pakete ng QFN ay hindi inirerekomenda para sa malupit na mga kapaligiran. Kaya ang SLG46620 ay napili na magagamit sa parehong QFN at TSSOP na packaging.

Tatlong halimbawa ang ipinakita para sa tatlong magkakaibang mga LED na animasyon. Para sa unang dalawang halimbawa, isinasaalang-alang namin ang isang solong driver ng channel tulad ng ipinakita sa Larawan 1. Para sa pangatlong halimbawa, ipinapalagay namin na maraming mga driver ng channel ang magagamit, tulad ng ipinakita sa Larawan 2, at ang bawat channel ay ginagamit upang maghimok ng isang hiwalay na LED. Ang iba pang mga pattern ay maaari ring makuha gamit ang parehong konsepto.

Sa unang halimbawa ng disenyo, ang mga LED mula sa 1-10 ay sunud-sunod na nakabukas nang sunud-sunod sa sandaling ang isang tiyak na nai-program na tagal ng panahon ay mag-e-expire tulad ng ipinakita sa Larawan 3.

Sa pangalawang halimbawa ng disenyo, 2 LEDs ay sunud-sunod na idinagdag sa pattern tulad ng ipinakita sa Larawan 4.

Ang larawan 5 ay naglalarawan kung paano ang mga kahaliling LEDs ay sunud-sunod na idinagdag sa pattern sa pangatlong iminungkahing disenyo.

Dahil walang built-in na bloke ng ASM na magagamit sa SLG46620, isang Finite State Moore Machine ang binuo gamit ang mga magagamit na bloke katulad ng counter, DFFs at LUTs. Ang isang 16 estado na Moore Machine ay binuo gamit ang Talahanayan 2 para sa tatlong mga halimbawa. Sa Talahanayan 2, ang lahat ng mga piraso ng kasalukuyang estado at ang susunod na estado ay ibinigay. Bukod dito, ang mga piraso para sa lahat ng mga signal ng output ay ibinigay din. Mula sa Talahanayan 2 ang mga equation ng susunod na estado at lahat ng mga output ay sinusuri sa mga tuntunin ng kasalukuyang bits ng estado.

Sa pangunahing pag-unlad ng 4-bit na Moore Machine ay 4 na mga bloke ng DFF. Ang bawat bloke ng DFF ay functionally kumakatawan sa isang piraso ng apat na piraso: ABCD. Kapag ang signal signal ay mataas (naaayon sa isang on switch switch), isang paglipat mula sa isang estado patungo sa susunod ay kinakailangan sa bawat relo na pulso, kaya bumubuo ng iba't ibang mga pattern ng LED bilang isang resulta. Sa kabilang banda, kapag ang signal ng tagapagpahiwatig ay mababa, isang nakatigil na pattern, pagkakaroon ng lahat ng mga LED sa bawat halimbawa ng disenyo ang layunin.

Ipinapakita ng Larawan 3 ang pag-andar ng binuo 4-bit (ABCD) Moore Machine para sa bawat halimbawa. Ang pangunahing ideya ng pagbuo ng naturang FSM ay upang kumatawan sa bawat piraso ng susunod na estado, ang paganahin ang signal at bawat signal ng output pin (na nakatalaga para sa mga LED) sa mga tuntunin ng kasalukuyang estado. Dito nag-aambag ang LUTs. Ang lahat ng 4 na piraso ng kasalukuyang estado ay pinakain ng iba't ibang mga LUT upang karaniwang makamit ang kinakailangang signal sa susunod na estado sa gilid ng isang pulso ng orasan. Para sa pulso ng orasan, ang isang counter ay naka-configure upang magbigay ng isang pulse train na may angkop na panahon.

Para sa bawat halimbawa, ang bawat piraso ng susunod na estado ay sinusuri sa mga tuntunin ng kasalukuyang estado gamit ang mga sumusunod na equation na nagmula sa 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') at IND + IND '

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

kung saan kinakatawan ng IND ang signal ng tagapagpahiwatig.

Ang karagdagang mga detalye ng bawat isa sa tatlong mga halimbawa ay ibinibigay sa ibaba.

Hakbang 4: Halimbawa ng Disenyo 1

Ang mga equation ng signal na paganahin at ang LED signal ng pagmamaneho para sa unang halimbawa, sa bawat LED na nakabukas nang sunud-sunod gamit ang scheme sa Larawan 1, ay tulad ng ipinakita sa ibaba.

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

Sa Larawan 7, ipinakita ang disenyo ng Matrix-0 GreenPAK ng Halimbawa 1. 4 DFF ang ginagamit upang paunlarin ang 4-bit na Moore Machine. Ang mga DFF na may pagpipilian sa pag-reset (3 mula sa Matrix-0 at 1 mula sa Matrix-1) ay napili upang ang Moore Machine ay maaaring mai-reset nang madali. Ang isang counter, na may angkop na tagal ng panahon na 72 mS, ay na-configure upang mabago ang estado ng Machine pagkatapos ng bawat panahon. Ang mga LUT na may naaangkop na mga pagsasaayos ay ginagamit upang makuha ang mga pagpapaandar para sa mga input ng DFF, Driver Enable Signal (En), at ang mga output pin: DO1-DO10.

Sa Matrix na ipinakita sa Larawan 8, ang natitirang mga mapagkukunan ng GreenPAK ay ginagamit upang makumpleto ang disenyo gamit ang pamamaraan na inilarawan nang mas maaga. Ang mga numero ay naaangkop na may label para sa kalinawan.

Hakbang 5: Halimbawa ng Disenyo 2

Ang mga equation ng signal na paganahin at ang LED signal ng pagmamaneho para sa ika-2 halimbawa, na may dalawang LED na nagdaragdag sa sunud-sunod na pattern gamit ang scheme sa Larawan 1, ay tulad ng ipinakita sa ibaba.

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

Sa Larawan 9 at Larawan 10, ipinakita ang mga disenyo ng Matrix-0 & 1 GreenPAK ng Halimbawa 2. Ang pangunahing disenyo ay katulad ng disenyo ng Halimbawa 1. Ang mga pangunahing pagkakaiba, sa paghahambing, ay nasa pagpapaandar ng Driver Enable (En) at walang mga koneksyon ng DO1, DO3, DO5, DO7 at DO10, na hinila pababa sa disenyo na ito.

Hakbang 6: Halimbawa ng Disenyo 3

Ang mga equation ng paganahin ang signal at ang LED signal ng pagmamaneho para sa ika-3 halimbawa, na bumubuo ng kahaliling LED na sunud-sunod na pattern ng paggamit ng scheme sa Larawan 2, ay ibinigay sa ibaba.

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

Sa Larawan 11 at Larawan 12, ipinakita ang mga disenyo ng Matrix-0 & 1 GreenPAK ng Halimbawa 3. Sa disenyo na ito, mayroong isang magkakahiwalay na Driver Enable Signals (En1 & En2) para sa Driver 1 & 2. Bukod dito, ang mga output pin ay konektado sa mga output ng naaangkop na naka-configure na LUT.

Tinapos nito ang bahagi ng disenyo ng GreenPAK ng Halimbawa 1, Halimbawa 2 at Halimbawa 3.

Hakbang 7: Mga Resulta ng Pag-eksperimento

Ang isang maginhawang paraan upang subukan ang mga disenyo ng Halimbawa 1, Halimbawa 2 at Halimbawa 3 ay ang eksperimento at visual na inspeksyon. Ang temporal na pag-uugali ng bawat pamamaraan ay sinusuri gamit ang isang analyser ng lohika at ang mga resulta ay ipinakita sa seksyong ito.

Ipinapakita ng Larawan 13 ang temporal na pag-uugali ng iba't ibang mga signal ng output para sa Halimbawa 1 tuwing nakabukas ang tagapagpahiwatig (IND = 1). Mapapansin na ang mga signal para sa mga output pin na DO1-DO5 ay sunud-sunod na nakabukas pagkatapos ng isa pa matapos ang isang itinakdang tagal ng panahon na mag-ehersisyo alinsunod sa Talaan 2. Ang pattern ng mga signal na ibinigay sa mga pin na DO6-DO10 ay magkatulad din. Ang signal ng Driver Enable (En) ay nakabukas kapag ang alinman sa mga signal na naka-on ang DO1-DO10 at kung hindi ay naka-off ito. Sa panahon ng animasyon, tuwing mababa ang signal ng tagapagpahiwatig (IND = 0), ang En at DO10 signal ay magbubukas at mananatiling mataas na lohikal. Sa madaling sabi, natutugunan ng mga resulta ang mga kinakailangan at napatunayan ang mga panukalang teoretikal para sa Halimbawa 1.

Sa Larawan 14, ang diagram ng tiyempo ng iba't ibang mga signal ng output para sa Halimbawa 2, na may naka-on na signal ng tagapagpahiwatig (IND = 1), ay inilalarawan. Napansin na ang mga signal para sa mga output pin na DO1-DO5 ay binabago ng halili sa isang pagkakasunud-sunod pagkatapos ng ilang tagal ng panahon na sumasang-ayon sa Talaan 2. Ang mga pin na DO1, DO3 at DO5 ay mananatiling mababa, samantalang ang mga signal para sa DO2 at DO4 ay halili na lumiliko sa sunud-sunod. Ang mga parehong pattern para sa DO6-DO10 ay sinusunod din (hindi ipinakita sa pigura dahil sa limitadong bilang ng mga input ng analyzer). Kailanman nakabukas ang alinman sa mga senyas na DO1-DO10, ang Driver Enable (En) signal ay bubuksan din kung saan man ay manatili pa rin. Sa buong animasyon, tuwing mababa ang signal ng tagapagpahiwatig (IND = 0), ang En at DO10 signal ay nakabukas at mananatiling mataas na lohikal. Ang mga resulta ay nakakatugon sa mga kinakailangan at teoretikal na ideya para sa Halimbawa 2 nang eksakto.

Ipinapakita ang Larawan 15, ang diagram ng tiyempo ng iba't ibang mga signal ng output para sa Halimbawa 3, na may naka-on na signal ng tagapagpahiwatig (IND = 1). Maaari itong obserbahan na ang mga signal para sa mga output pin na DO1-DO7 ay nakabukas tulad ng ipinakita sa Talahanayan 2. Bukod dito, ang pin DO9 signal ay kumikilos din ayon sa Talaan 2 (hindi ipinakita sa pigura). Ang mga PIN DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 ay mananatiling mababa. Ang En1 ay nagiging lohikal na mataas tuwing ang isang senyas mula sa DO1, DO3 at DO5 ay nakabukas at ang En2 ay lumiliko nang mataas tuwing mataas ang isang senyas mula sa DO7 at DO9. Sa panahon ng buong animasyon, tuwing mababa ang signal ng tagapagpahiwatig (IND = 0), ang lahat ng mga signal ng output: En1, En2 at DO1-DO10 buksan at manatiling mataas na lohikal. Samakatuwid, maaaring mapagpasyahan na ang mga resulta ay natutugunan ang mga kinakailangan at teoretikal na panukala para sa Halimbawa 3.

Konklusyon

Ipinakita ang isang detalyadong paglalarawan ng iba't ibang mga scheme ng signal ng turn ng automotive na may animasyon. Ang isang naaangkop na Dialog CMIC SLG46620 ay napili para sa application na ito dahil magagamit din ito sa pakete ng TSSOP na ipinapayo para sa malupit na aplikasyon ng industriya na kapaligiran. Dalawang pangunahing mga scheme, na gumagamit ng solong at maramihang mga driver ng automotive channel, ay ipinakita upang makabuo ng kakayahang umangkop na sunud-sunod na mga modelo ng animasyon na LED. Ang mga naaangkop na modelo ng Finite State Moore Machine ay binuo upang makabuo ng nais na mga animasyon. Para sa pagpapatunay ng nabuong modelo, natupad ang maginhawang eksperimento. Ito ay itinatag na ang pagpapaandar ng mga binuo modelo ay sumasang-ayon sa teoretikal na disenyo.