单相交流电动机通常出现在诸如风扇之类的家用物品中，当使用多个离散绕组设定速度时，可以轻松控制其速度。在本文中，我们构建了一个数字控制器，允许用户控制诸如电动机速度和运行时间之类的功能。本文还包括支持NEC协议的红外接收器电路，其中可以通过按钮或红外发射器接收到的信号来控制电机。
为此，GreenPAK™SLG46620 IC被用作基本控制器，负责以下各种功能：用于激活一种速度（三种速度中的一种）的多路复用电路，三周期倒数计时器和用于接收信号的红外解码器。外部红外信号，该信号提取并执行所需的命令。
如果我们看一下电路的功能，我们会注意到同时使用的几个离散功能：复用，定时和IR解码。由于单个IC内缺乏可用的独特解决方案，制造商经常使用许多IC来构建电子电路。GreenPAK IC的使用使制造商可以采用单个芯片来包含许多所需功能，从而降低系统成本和制造监督。
该系统及其所有功能均经过测试，以确保正常运行。最终电路可能需要进行特殊修改或为所选电动机量身定制的其他元素。
为了检查系统是否正常运行，已在GreenPAK设计器仿真器的帮助下生成了输入的测试用例。仿真将验证输出的不同测试用例，并确认IR解码器的功能。最终设计也将通过实际电机进行测试以确认。
三速交流风扇电机
3速交流电动机是通过交流电运行的单相电动机。它们通常用于各种家用机器中，例如各种类型的风扇（壁式风扇，台式风扇，箱式风扇）。与直流电动机相比，交流电动机的速度控制相对复杂，因为必须改变输出电流的频率才能改变电动机速度。诸如风扇和制冷机之类的设备通常不需要速度上的细粒度，但是需要离散的步骤，例如低，中和高速。对于这些应用，交流风扇电机具有多个内置线圈，这些线圈针对多种速度而设计，其中通过给所需速度的线圈通电来实现从一种速度切换到另一种速度。
我们在此项目中使用的电动机是3速AC电动机，该电动机具有5根导线：3根导线用于速度控制，2根导线用于电源以及一个启动电容器，如下图2所示。一些制造商使用标准的颜色编码电线进行功能识别。电机的数据表将显示特定电机的信息以进行导线识别。
项目分析
在本文中，GreenPAK IC被配置为执行从诸如IR发射器或外部按钮之类的源接收到的给定命令，以指示以下三个命令之一：
开/关：每次解释该命令时，系统便会打开或关闭。On / Off的状态将随着On / Off命令的每个上升沿而反转。
计时器：计时器运行30、60和120分钟。在第四个脉冲处，计时器关闭，计时器周期恢复为原始计时状态。
速度：控制电动机的速度，依次迭代电动机速度选择线（1,2,3）的激活输出。
红外解码器
内置了IR解码器电路，以从外部IR发射器接收信号并激活所需的命令。我们采用NEC协议是因为它在制造商中很受欢迎。 NEC协议使用“脉冲距离”对每个位进行编码；使用38 kHz频率载波的信号传输每个脉冲需要562.5 us。逻辑1信号的传输需要2.25 ms，而逻辑0信号的传输需要1.125 ms。图3说明了根据NEC协议的脉冲序列传输。它包含9毫秒的AGC脉冲串，然后是4.5毫秒的空间，然后是8位地址，最后是8位命令。请注意，地址和命令被发送两次。第二次是1的补码（所有位都取反）作为奇偶校验，以确保接收到的消息正确。在消息中首先发送LSB。
GreenPAK设计
IC设计基于免费的基于GUI的GreenPAK Designer软件构建。完整的设计文件可以在这里找到。
接收到的消息的相关位在多个阶段中提取。首先，使用CNT2和2位LUT1从9ms AGC突发中指定消息的开始。如果已检测到，则通过CNT6和2L2指定4.5ms的空间。如果标题正确，则将DFF0输出设置为高电平，以允许接收地址。块CNT9、3L0、3L3和P DLY0用于从接收到的消息中提取时钟脉冲。该位值是在IR_CLK信号的上升沿获取的，距IR_IN的上升沿0.845ms。
然后使用2LUT0将解释后的地址与存储在PGEN中的地址进行比较。 2LUT0是异或门，PGEN存储反向地址。将PGEN的每个位依次与输入信号进行比较，每个比较的结果与IR-CLK的上升沿一起存储在DFF2中。
如果在地址中检测到任何错误，则将3位LUT5 SR锁存器输出更改为高电平，以防止比较消息的其余部分（命令）。如果接收到的地址与PGEN中存储的地址匹配，则消息的后半部分（命令和反命令）将定向到SPI，以便可以读取并执行所需的命令。CNT5和DFF5用于指定地址的结尾和命令的开始，其中CNT5的“计数器数据”除前两个脉冲（9ms，4.5ms）外，还等于该地址的18:16脉冲。
如果已正确接收包括头在内的完整地址并将其存储在IC中（以PGEN格式），则3L3或门输出将信号LOW发送至SPI的nCSB引脚以进行激活。SPI因此开始接收命令。
SLG46620 IC具有4个8位长的内部寄存器，因此可以存储四个不同的命令。 DCMP1用于将接收到的命令与内部寄存器进行比较，并设计了一个2位二进制计数器，其A1A0输出连接到DCMP1的MTRX SEL#0和#1，以连续且连续地将接收到的命令与所有寄存器进行比较。
使用DFF6，DFF7，DFF8和2L5、2L6、2L7构造具有锁存器的解码器。设计工作如下：如果 A1A0 = 00 ，则将SPI输出与寄存器3进行比较。如果两个值相等，则DCMP1的EQ输出给出高电平信号。由于 A1A0 = 00 ，因此激活2L5，因此DFF6输出高电平信号，指示已接收到信号On / Off。类似地，对于其余的控制信号，将CNT7和CNT8配置为“两个边沿延迟”以生成时间延迟，并允许DCMP1在DFF保持输出值之前更改其输出状态。
开/关命令的值存储在寄存器3中，定时器命令存储在寄存器2中，速度命令存储在寄存器1中。
速度MUX
为了切换速度，建立了一个2位二进制计数器，其输入脉冲由连接到Pin4的外部按钮或从命令比较器通过P10的IR速度信号接收。在初始状态 Q1Q0 = 11中 ，并通过从3位LUT6向计数器的输入施加脉冲，Q1Q0依次变为10、01，然后变为00状态。假设所选电动机中只有三个速度可用，则使用3位LUT7跳过00状态。开/关信号必须为高才能激活控制过程。因此，如果开/关信号为低电平，则禁用激活的输出，并关闭电动机，如图6所示。
计时器
实施了三周期计时器（30分钟，60分钟，120分钟）。为了创建控制结构，一个2位二进制计数器从连接到Pin13的外部计时器按钮和IR计时器信号接收脉冲。计数器使用管道延迟1，其中Out0 PD num等于1，Out1 PD num等于2，方法是为Out1选择相反的极性。在初始状态Out1中， Out0 = 10 ，定时器被禁用。此后，通过在管道延迟1的输入CK上施加一个脉冲，输出状态连续更改为11,01,00，从而将CNT / DLY转换为每个激活状态。CNT0，CNT3，CNT4被配置为“上升沿延迟”，其输入源自CNT1的输出，该输出被配置为每10秒发出一个脉冲。
延迟30分钟：
30 x 60 = 1800秒÷10秒间隔= 180位
因此，CNT4的计数器数据为180，CNT3为360，CNT0为720。一旦时间延迟结束，High脉冲将通过3L14到3L11传输，从而导致系统关闭。如果通过连接到Pin12的外部按钮或通过IR_ON / OFF信号关闭系统，将重置计时器。
*如果要使用电子开关，可以使用双向可控硅或固态继电器代替机电继电器。
*按键使用了硬件去抖器（电容器，电阻器）。
结果
作为设计评估的第一步，使用了GreenPAK软件模拟器。在输入上创建了虚拟按钮，并监视了开发板上与输出相对的外部LED。为了调试，信号向导工具用于生成类似于NEC格式的信号。
生成了具有模式0x00FF5FA0的信号，其中0x00FF是与PGEN中存储的反转地址相对应的地址，而0x5FA0是与DCMP寄存器3中的反转命令相对应的命令，用于控制On / Off功能。处于初始状态的系统处于关闭状态，但是在施加信号后，我们注意到系统已打开。如果地址中的一个位已更改并且信号已重新应用，则我们注意到没有任何反应（地址不兼容）。
一次启动信号向导后（使用有效的开/关命令）：
结论
本文重点介绍旨在控制3速交流电动机的GreenPAK IC的配置。它具有多种功能，例如循环速度，生成3周期计时器以及构造与NEC协议兼容的IR解码器。GreenPAK在集成多种功能方面已显示出了有效性，所有这些功能都是低成本和小面积的IC解决方案。