DIY إشارة دوران السيارات مع الرسوم المتحركة: 7 خطوات

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-23 12:53

في الآونة الأخيرة ، أصبحت أنماط مؤشرات LED الأمامية والخلفية المتحركة هي القاعدة في صناعة السيارات. غالبًا ما تمثل أنماط LED قيد التشغيل علامة تجارية لمصنعي السيارات وتستخدم أيضًا في الجماليات المرئية. يمكن أن تكون الرسوم المتحركة من أنماط تشغيل مختلفة ويمكن تنفيذها بدون أي MCU باستخدام العديد من الدوائر المتكاملة المنفصلة.

المتطلبات الرئيسية لمثل هذه التصميمات هي: أداء قابل للتكرار أثناء التشغيل العادي ، وخيار لفرض تشغيل جميع مصابيح LED ، واستهلاك منخفض للطاقة ، وتعطيل منظم LDO المستخدم أثناء حدوث خطأ ، وتحميل مشغل LED قبل تمكينه وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تختلف المتطلبات من مصنع لآخر. علاوة على ذلك ، عادةً في تطبيقات السيارات ، عادةً ما تُفضل الدوائر المتكاملة TSSOP نظرًا لقوتها مقارنةً بـ QFN ICs نظرًا لأنها معروفة بأنها عرضة لمشاكل إجهاد اللحام خاصة في البيئات القاسية. لحسن الحظ بالنسبة لهذا التطبيق الخاص بالسيارات ، يوفر Dialog Semiconductor CMIC مناسبًا ، وهو SLG46620 ، وهو متوفر في كل من حزم QFN و TSSOP.

يتم حاليًا تلبية جميع متطلبات أنماط المؤشرات المتحركة LED في صناعة السيارات باستخدام دوائر متكاملة منفصلة. ومع ذلك ، فإن مستوى المرونة الذي يوفره CMIC لا مثيل له ويمكنه بسهولة تلبية المتطلبات المتنوعة للعديد من الشركات المصنعة دون أي تغيير في تصميم الأجهزة. علاوة على ذلك ، تم تحقيق خفض كبير في بصمة ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتحقيق وفورات في التكاليف.

في هذا Instructable ، يتم تقديم وصف تفصيلي لتحقيق أنماط ضوء مؤشر متحركة مختلفة باستخدام SLG46620.

فيما يلي وصفنا الخطوات اللازمة لفهم كيفية برمجة الحل لإنشاء إشارة انعطاف السيارة بالرسوم المتحركة. ومع ذلك ، إذا كنت ترغب فقط في الحصول على نتيجة البرمجة ، فقم بتنزيل برنامج GreenPAK لعرض ملف تصميم GreenPAK المكتمل بالفعل. قم بتوصيل GreenPAK Development Kit بجهاز الكمبيوتر الخاص بك واضغط على البرنامج لإنشاء إشارة انعطاف السيارة بالرسوم المتحركة.

الخطوة 1: قيمة الصناعة

يتم تنفيذ أنماط إشارة الانعطاف الموضحة في Instructable هذا حاليًا في صناعة السيارات باستخدام عدد من الدوائر المتكاملة المنفصلة للتحكم في تسلسل أنماط مؤشر LED لمؤشر السيارات. سيحل CMIC SLG46620 المحدد على الأقل المكونات التالية في التصميم الصناعي الحالي:

● 1 No. 555 Timer IC (مثل TLC555QDRQ1)

● رقم 1 عداد جونسون (مثل CD4017)

● 2 رقم D من النوع D-Edge-Edge-Triggered Flip-Flop (مثل 74HC74)

● رقم 1 أو بوابة (على سبيل المثال CAHCT1G32)

● العديد من المكونات السلبية مثل المحاثات والمكثفات والمقاومات وما إلى ذلك.

يوفر الجدول 1 ميزة التكلفة التي تم الحصول عليها باستخدام Dialog CMIC المحدد ، لأنماط إشارة الانعطاف المتسلسلة لضوء المؤشر ، مقارنةً بالحل الصناعي الحالي.

سيكلف CMIC SLG46620 المحدد أقل من 0.50 دولار ، وبالتالي تنخفض التكلفة الإجمالية لدائرة التحكم LED بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحقيق خفض كبير في بصمة ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

الخطوة الثانية: تصميم النظام

يوضح الشكل 1 مخطط المخطط الأول المقترح. تشمل المكونات الرئيسية للمخطط منظم جهد LDO ، ومحرك LED للسيارات ، و CMIC SLG46620 ، و 11 MOSFET على مستوى منطقي و 10 مصابيح LED. يضمن منظم الجهد LDO توفير الجهد المناسب لـ CMIC وإذا انخفض جهد البطارية من مستوى معين ، تتم إعادة ضبط CMIC من خلال دبوس PG (الطاقة الجيدة). أثناء أي حالة خطأ ، يتم اكتشافها بواسطة برنامج تشغيل LED ، يتم تعطيل منظم الجهد LDO. يقوم SLG46620 CMIC بتوليد الإشارات الرقمية لدفع مؤشر LEDs المسمى 1-10 من خلال MOSFETs. علاوة على ذلك ، ينتج CMIC المحدد أيضًا إشارة تمكين لبرنامج التشغيل أحادي القناة والذي بدوره يقود MOSFET Q1 لتحميل السائق الذي يعمل في الوضع الحالي الثابت.

من الممكن أيضًا أن يكون هناك متغير لهذا المخطط ، حيث يتم استخدام برنامج تشغيل متعدد القنوات ، كما هو موضح في الشكل 2. في هذا الخيار ، ينخفض تيار القيادة لكل قناة مقارنة بمحرك القناة الواحدة.

الخطوة 3: تصميم GreenPak

تتمثل الطريقة المناسبة لتحقيق هدف أنماط مؤشر LED المرنة في استخدام مفهوم آلة الحالة المحدودة (FSM). يوفر Dialog semiconductor العديد من CMICs التي تحتوي على كتلة ASM مضمنة. ومع ذلك ، لسوء الحظ ، لا يُنصح باستخدام جميع بطاقات CMIC هذه في حزم QFN للبيئات القاسية. لذلك تم اختيار SLG46620 وهو متوفر في عبوات QFN و TSSOP.

يتم تقديم ثلاثة أمثلة لثلاثة رسوم متحركة مختلفة بتقنية LED. بالنسبة للمثالين الأولين ، نأخذ في الاعتبار برنامج تشغيل قناة واحدة كما هو موضح في الشكل 1. بالنسبة للمثال الثالث ، نفترض أن برامج تشغيل قنوات متعددة متاحة ، كما هو موضح في الشكل 2 ، ويتم استخدام كل قناة لتشغيل مؤشر LED منفصل. يمكن أيضًا الحصول على أنماط أخرى باستخدام نفس المفهوم.

في المثال الأول للتصميم ، يتم تشغيل مصابيح LED من 1-10 بالتتابع واحدة تلو الأخرى بمجرد انتهاء فترة زمنية معينة قابلة للبرمجة كما هو موضح في الشكل 3.

في تصميم المثال الثاني ، تمت إضافة 2 LED بالتتابع في النموذج كما هو موضح في الشكل 4.

يوضح الشكل 5 كيفية إضافة مصابيح LED البديلة بالتسلسل في النموذج في التصميم الثالث المقترح.

نظرًا لعدم وجود كتلة مدمجة من ASM متوفرة في SLG46620 ، تم تطوير آلة Finite State Moore باستخدام الكتل المتاحة وهي العداد و DFFs و LUTs. تم تطوير آلة مور ذات 16 ولاية باستخدام الجدول 2 للأمثلة الثلاثة. في الجدول 2 ، يتم إعطاء كل بتات الحالة الحالية والحالة التالية. علاوة على ذلك ، يتم أيضًا توفير وحدات البت لجميع إشارات الخرج. من الجدول 2 ، يتم تقييم معادلات الحالة التالية وجميع المخرجات من حيث بتات الحالة الحالية.

في صميم تطوير آلة Moore 4 بت توجد 4 كتل DFF. تمثل كل فدرة DFF وظيفيًا بتة واحدة من البتات الأربع: ABCD. عندما تكون إشارة المؤشر عالية (المقابلة لمفتاح مؤشر التشغيل) ، يلزم الانتقال من حالة إلى أخرى في كل نبضة على مدار الساعة ، وبالتالي إنشاء أنماط LED مختلفة نتيجة لذلك. من ناحية أخرى ، عندما تكون إشارة المؤشر منخفضة ، فإن الهدف هو النمط الثابت ، مع تشغيل جميع مصابيح LED في كل مثال تصميم.

يوضح الشكل 3 وظائف آلة مور المطورة 4 بت (ABCD) لكل مثال. الفكرة الأساسية لتطوير مثل ولايات ميكرونيزيا الموحدة هي تمثيل كل جزء من الحالة التالية وإشارة التمكين وكل إشارة دبوس خرج (مخصصة لمصابيح LED) من حيث الحالة الحالية. هذا هو المكان الذي تساهم فيه طرفية المستعملين المحليين. يتم تغذية جميع البتات الأربع للحالة الحالية إلى جداول بحث مختلفة لتحقيق الإشارة المطلوبة بشكل أساسي في الحالة التالية عند حافة نبضة ساعة. بالنسبة لنبض الساعة ، يتم تكوين عداد لتزويد قطار نبضي بفترة زمنية مناسبة.

لكل مثال ، يتم تقييم كل جزء من الحالة التالية من حيث الحالة الحالية باستخدام المعادلات التالية المشتقة من 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 '

د = أ ب '+ أ' ب ج د + أ ب ج '& IND + IND'

حيث تمثل IND إشارة المؤشر.

فيما يلي مزيد من التفاصيل حول كل من الأمثلة الثلاثة.

الخطوة 4: مثال التصميم 1

معادلات إشارة التمكين وإشارات القيادة LED للمثال الأول ، مع تشغيل كل LED بالتتابع باستخدام المخطط في الشكل 1 ، كما هو موضح أدناه.

En = A + A 'B (C + D)

DO1 = A 'B C' D

DO2 = أ 'ب ج د'

DO3 = أ 'ب ج د

DO4 = أ ب 'ج' د '

DO5 = A B 'C' D

DO6 = أ ب 'ج د'

DO7 = A B 'C D

DO8 = أ ب ج 'د'

DO9 = أ ب ج 'د

DO10 = أ ب ج

في الشكل 7 ، يظهر تصميم Matrix-0 GreenPAK للمثال 1. يتم استخدام 4 DFFs لتطوير آلة Moore ذات 4 بت. يتم تحديد DFFs مع خيار إعادة التعيين (3 من Matrix-0 و 1 من Matrix-1) بحيث يمكن إعادة ضبط Moore Machine بسهولة. يتم تكوين عداد ، بفترة زمنية مناسبة تبلغ 72 مللي ثانية ، لتغيير حالة الجهاز بعد كل فترة. تُستخدم جداول البحث مع التكوينات المناسبة لاشتقاق وظائف لمدخلات DFFs و Driver Enable Signal (En) ودبابيس الإخراج: DO1-DO10.

في المصفوفة الموضحة في الشكل 8 ، يتم استخدام بقية موارد GreenPAK لإكمال التصميم باستخدام المنهجية الموضحة سابقًا. تم تصنيف الأرقام بشكل مناسب من أجل الوضوح.

الخطوة 5: مثال التصميم 2

معادلات إشارة التمكين وإشارات القيادة LED للمثال الثاني ، مع إضافة اثنين من مصابيح LED في النمط المتسلسل باستخدام المخطط في الشكل 1 ، كما هو موضح أدناه.

En = D '(A' B C + A B 'C' + A B 'C + A B) + A B C

DO1 = 0

DO2 = أ 'ب ج د'

DO3 = 0

DO4 = أ ب 'ج' د '

DO5 = 0

DO6 = أ ب 'ج د'

DO7 = 0

DO8 = أ ب ج 'د'

DO9 = 0

DO10 = أ ب ج

في الشكل 9 والشكل 10 ، يتم تقديم تصميمات Matrix-0 & 1 GreenPAK للمثال 2. التصميم الأساسي مشابه لتصميم المثال 1. تكمن الاختلافات الرئيسية ، بالمقارنة ، في وظيفة تمكين السائق (En) ولا توجد توصيلات لـ DO1 و DO3 و DO5 و DO7 و DO10 ، والتي تم سحبها لأسفل في هذا التصميم.

الخطوة 6: مثال التصميم 3

فيما يلي معادلات إشارة التمكين وإشارات القيادة LED للمثال الثالث ، والتي تولد نمط إضافة متسلسل LED بديل باستخدام المخطط في الشكل 2.

En1 = (A 'B C' + A B 'C' + B C) د

En2 = (A B 'C + A B) د

DO1 = D (A + B)

DO2 = أ ب ج د

DO3 = D (أ + ج ب)

DO4 = أ ب ج د

DO5 = D A

DO6 = أ ب ج د

DO7 = D A (C 'B + C)

DO8 = أ ب ج د

DO9 = D A B

DO10 = أ ب ج د

في الشكل 11 والشكل 12 ، يتم تقديم تصميمات Matrix-0 & 1 GreenPAK للمثال 3. في هذا التصميم ، هناك نوعان منفصلان من إشارات تمكين برنامج التشغيل (En1 و En2) لبرنامج التشغيل 1 و 2. علاوة على ذلك ، يتم توصيل دبابيس الإخراج بمخرجات جداول البحث التي تم تكوينها بشكل مناسب.

هذا يختتم جزء تصميم GreenPAK من المثال 1 والمثال 2 والمثال 3.

الخطوة 7: نتائج التجربة

طريقة ملائمة لاختبار تصميمات المثال 1 والمثال 2 والمثال 3 هي التجريب والفحص البصري. يتم تحليل السلوك الزمني لكل مخطط باستخدام محلل منطقي ويتم عرض النتائج في هذا القسم.

يوضح الشكل 13 السلوك الزمني لإشارات الإخراج المختلفة للمثال 1 كلما تم تشغيل المؤشر (IND = 1). يمكن ملاحظة أن الإشارات الخاصة بدبابيس الخرج DO1-DO5 يتم تشغيلها بالتتابع بعد الأخرى بعد انتهاء فترة زمنية محددة وفقًا للجدول 2. كما أن نمط الإشارات المقدمة إلى المسامير DO6-DO10 مشابه أيضًا. يتم تشغيل إشارة Driver Enable (En) عند تشغيل أي من الإشارات DO1-DO10 وإيقاف تشغيلها. أثناء الرسوم المتحركة ، كلما انخفضت إشارة المؤشر (IND = 0) ، يتم تشغيل إشارات En و DO10 وتظل منطقية مرتفعة. باختصار ، تلبي النتائج المتطلبات وتحقق من صحة المقترحات النظرية للمثال 1.

في الشكل 14 ، تم توضيح مخطط التوقيت لإشارات الإخراج المختلفة للمثال 2 ، مع تشغيل إشارة المؤشر (IND = 1). ويلاحظ أن الإشارات الخاصة بدبابيس الخرج DO1-DO5 يتم تشغيلها بالتناوب في تسلسل بعد فترة زمنية معينة بالاتفاق مع الجدول 2. تظل الأطراف DO1 و DO3 و DO5 منخفضة ، بينما تدور الإشارات الخاصة بـ DO2 و DO4 بالتناوب بالتتابع. كما لوحظت نفس أنماط DO6-DO10 (لم تظهر في الشكل بسبب العدد المحدود لمدخلات المحلل). عندما تكون أي من الإشارات DO1-DO10 قيد التشغيل ، يتم أيضًا تشغيل إشارة تمكين (En) الخاصة ببرنامج التشغيل والتي تظل متوقفة بخلاف ذلك. طوال الرسوم المتحركة ، عندما تنخفض إشارة المؤشر (IND = 0) ، يتم تشغيل إشارات En و DO10 وتظل منطقية عالية. النتائج تفي بالمتطلبات والأفكار النظرية للمثال 2 بالضبط.

يوضح الشكل 15 مخطط التوقيت لإشارات الإخراج المختلفة للمثال 3 ، مع تشغيل إشارة المؤشر (IND = 1). يمكن ملاحظة أن إشارات دبابيس الإخراج DO1-DO7 تعمل كما هو موضح في الجدول 2. علاوة على ذلك ، تتصرف إشارة دبوس DO9 أيضًا وفقًا للجدول 2 (غير موضح في الشكل). تظل الدبابيس DO2 و DO4 و DO6 و DO8 و DO10 منخفضة. يتحول En1 إلى مستوى منطقي مرتفع عندما يتم تشغيل إشارة من DO1 و DO3 و DO5 ويتحول En2 إلى مستوى منطقي مرتفع كلما ارتفعت إشارة من DO7 و DO9. أثناء الرسم المتحرك بأكمله ، عندما تنخفض إشارة المؤشر (IND = 0) ، يتم تشغيل جميع إشارات الإخراج: En1 و En2 و DO1-DO10 وتبقى منطقية عالية. لذلك ، يمكن استنتاج أن النتائج تفي بالمتطلبات والمقترحات النظرية للمثال 3.

استنتاج

تم تقديم وصف تفصيلي لمختلف مخططات إشارات الانعطاف للسيارات مع الرسوم المتحركة. تم اختيار مربع حوار CMIC SLG46620 مناسب لهذا التطبيق لأنه متوفر أيضًا في حزمة TSSOP التي يُنصح بها للتطبيقات الصناعية البيئية القاسية. يتم تقديم مخططين رئيسيين ، باستخدام برامج تشغيل السيارات أحادية القناة ومتعددة القنوات ، لتطوير نماذج الرسوم المتحركة المتسلسلة المرنة LED. تم تطوير نماذج آلة Finite State Moore المناسبة لإنشاء الرسوم المتحركة المطلوبة. للتحقق من صحة النموذج المطور ، تم إجراء تجارب ملائمة. ثبت أن وظيفة النماذج المطورة تتوافق مع التصميم النظري.