DIY Automotive Turn Signal With Animation: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Nyligen har animerade indikatorer fram och bak LED -mönster blivit en norm inom bilindustrin. Dessa löpande LED -mönster representerar ofta ett biltillverkares varumärke och används också för visuell estetik. Animationerna kan ha olika körmönster och kan implementeras utan MCU med flera diskreta IC: er.

De stora kraven för sådana konstruktioner är: reproducerbar prestanda under normal drift, ett alternativ för att tvinga alla lysdioder, låg strömförbrukning, inaktivera den använda LDO -regulatorn under ett fel, ladda LED -drivrutinen innan den aktiveras etc. Dessutom kan kraven variera från en tillverkare till en annan. Dessutom brukar TSSOP IC vanligtvis föredras på grund av deras robusthet jämfört med QFN IC, vanligtvis i bilapplikationer, eftersom dessa är kända för att vara benägna att löda utmattningsproblem, särskilt i tuffa miljöer. Lyckligtvis för denna fordonsapplikation tillhandahåller Dialog Semiconductor en lämplig CMIC, nämligen SLG46620, tillgänglig i både QFN- och TSSOP -paket.

Alla krav för de animerade indikator -LED -mönstren uppfylls för närvarande i fordonsindustrin med diskreta IC: er. Flexibilitetsnivån från CMIC är emellertid oöverträffad och kan enkelt tillgodose olika krav hos flera tillverkare utan någon förändring i hårdvarudesign. Dessutom uppnås betydande PCB -fotavtrycksminskning och kostnadsbesparingar.

I denna instruktionsbok presenteras en detaljerad beskrivning av hur man uppnår olika animerade indikatorljusmönster med SLG46620.

Nedan beskrivs stegen som behövs för att förstå hur lösningen har programmerats för att skapa bilens blinkers med animering. Men om du bara vill få resultatet av programmeringen, ladda ner GreenPAK -programvara för att se den redan färdiga GreenPAK -designfilen. Anslut GreenPAK Development Kit till din dator och tryck på programmet för att skapa bilens blinkers med animering.

Steg 1: Industrivärde

Blinkersmönstren som visas i denna instruktionsboken implementeras för närvarande i bilindustrin med hjälp av ett antal diskreta IC: er för att styra sekvensen av LED -mönster för bilindikatorer. Den valda CMIC SLG46620 skulle ersätta åtminstone följande komponenter i den nuvarande industriella designen:

● 1 nr 555 Timer IC (t.ex. TLC555QDRQ1)

● 1 nr Johnson Counter (t.ex. CD4017)

● 2 nr D-typ Positiv kant-utlöst flip-flop (t.ex. 74HC74)

● 1 nr ELLER grind (t.ex. CAHCT1G32)

● Flera passiva komponenter, dvs induktorer, kondensatorer, motstånd etc.

Tabell 1 ger den kostnadsfördel som erhålls genom att använda den valda Dialog CMIC, för indikatorlampans sekventiella blinkersmönster, jämfört med en nuvarande industriell lösning.

Den valda CMIC SLG46620 skulle kosta mindre än $ 0,50, så den totala kostnaden för LED -styrkretsarna minskar betydligt. Dessutom uppnås också signifikant jämförande PCB -fotavtrycksminskning.

Steg 2: Systemdesign

Figur 1 visar diagrammet över det första föreslagna schemat. Huvudkomponenterna i systemet inkluderar en LDO-spänningsregulator, en LED-drivrutin för bilar, en CMIC SLG46620, 11 MOSFET på logiknivå och 10 lysdioder. LDO -spänningsregulatorn säkerställer att lämplig spänning ges till CMIC och om batterispänningen sjunker från en viss nivå återställs CMIC genom PG (Power Good) -stiftet. Under alla felförhållanden som upptäcks av LED -drivrutinen, inaktiveras LDO -spänningsregulatorn. SLG46620 CMIC genererar digitala signaler för att driva indikatorns sväng-lysdioder märkta 1-10 genom MOSFET: erna. Dessutom producerar den valda CMIC också aktiveringssignalen för enkanalsdrivrutinen som i sin tur driver en MOSFET Q1 för att ladda drivrutinen som körs i konstant strömläge.

En variant av detta schema är också möjlig, där en flerkanalsdrivrutin används, såsom visas i figur 2. I detta alternativ minskar drivströmmen för varje kanal jämfört med enkanalsdrivrutinen.

Steg 3: GreenPak Design

Ett lämpligt sätt att uppnå målet med flexibla indikator -LED -mönster är att använda ett Finite State Machine (FSM) -koncept. Dialog halvledare tillhandahåller flera CMIC som innehåller ett inbyggt ASM-block. Men tyvärr är alla dessa CMIC tillgängliga i QFN -paket inte rekommenderade för tuffa miljöer. Så SLG46620 väljs som finns i både QFN- och TSSOP -förpackning.

Tre exempel presenteras för tre olika LED -animationer. För de två första exemplen betraktar vi en enda kanaldrivrutin som visas i figur 1. För det tredje exemplet antar vi att flera kanaldrivrutiner är tillgängliga, som visas i figur 2, och varje kanal används för att driva en separat lysdiod. Andra mönster kan också erhållas med samma koncept.

I den första exempeldesignen tänds lysdioder från 1-10 sekventiellt efter varandra när en viss programmerbar tidsperiod löper ut som visas i figur 3.

I den andra exempeldesignen läggs 2 lysdioder i sekvens till i mönstret som visas i figur 4.

Figur 5 visar hur alternativa lysdioder läggs till sekventiellt i mönstret i den tredje föreslagna konstruktionen.

Eftersom det inte finns något inbyggt ASM-block tillgängligt i SLG46620, utvecklas en Finite State Moore-maskin med hjälp av de tillgängliga blocken nämligen räknare, DFF och LUT. En Moore -maskin med 16 tillstånd utvecklas med hjälp av tabell 2 för de tre exemplen. I tabell 2 ges alla bitar i nuvarande tillstånd och nästa tillstånd. Dessutom tillhandahålls också bitarna för alla utsignaler. Från tabell 2 utvärderas ekvationerna för nästa tillstånd och alla utsignaler i termer av nuvarande tillståndsbitar.

Kärnan i utvecklingen av 4-bitars Moore Machine är 4 DFF-block. Varje DFF -block representerar funktionellt en bit av de fyra bitarna: ABCD. När indikatorsignalen är hög (motsvarande en på -indikatoromkopplare) krävs en övergång från ett tillstånd till nästa vid varje klockpuls, vilket genererar olika LED -mönster som ett resultat. Å andra sidan, när indikatorsignalen är låg, är målet ett stationärt mönster med alla lysdioder på i varje designexempel.

Figur 3 visar funktionaliteten hos den utvecklade 4-bitars (ABCD) Moore-maskinen för varje exempel. Grundtanken med utvecklingen av sådant FSM är att representera varje bit i nästa tillstånd, aktiveringssignalen och varje utgångssignal (tilldelad för lysdioderna) i termer av nuvarande tillstånd. Det är här LUTs bidrar. Alla de 4 bitarna i nuvarande tillstånd matas till olika LUT för att i princip uppnå den erforderliga signalen i nästa tillstånd vid kanten av en klockpuls. För klockpulsen är en räknare konfigurerad för att tillhandahålla ett pulståg med en lämplig period.

För varje exempel utvärderas varje bit av nästa tillstånd i termer av nuvarande tillstånd med hjälp av följande ekvationer härledda från 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'

där IND representerar indikatorsignalen.

Ytterligare detaljer om vart och ett av de tre exemplen ges nedan.

Steg 4: Designexempel 1

Ekvationerna för aktiveringssignalen och LED -drivsignalerna för det första exemplet, med varje lysdiod tänd i följd med hjälp av schemat i figur 1, är som visas nedan.

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 visas Matrix-0 GreenPAK-designen i exempel 1. 4 DFF används för att utveckla 4-bitars Moore-maskinen. DFF med återställningsalternativ (3 från Matrix-0 och 1 från Matrix-1) väljs så att Moore-maskinen enkelt kan återställas. En räknare, med en lämplig tidsperiod på 72 mS, är konfigurerad för att ändra maskinens tillstånd efter varje period. LUT med lämpliga konfigurationer används för att härleda funktioner för DFF-ingångarna, Driver Enable Signal (En) och utgångsstiften: DO1-DO10.

I Matrix som visas i figur 8 används resten av GreenPAK -resurserna för att slutföra konstruktionen med den metod som beskrivits tidigare. Siffrorna är lämpligt märkta för tydlighetens skull.

Steg 5: Designexempel 2

Ekvationerna för aktiveringssignalen och LED -drivsignalerna för det andra exemplet, med två lysdioder som lägger till i det sekventiella mönstret med hjälp av schemat i figur 1, är som visas nedan.

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 och figur 10 presenteras Matrix-0 & 1 GreenPAK-mönster i exempel 2. Grunddesignen liknar designen i exempel 1. De stora skillnaderna, i jämförelse, är i Driver Enable (En) -funktionen och inga anslutningar av DO1, DO3, DO5, DO7 och DO10, som dras ner i denna design.

Steg 6: Designexempel 3

Ekvationerna för aktiveringssignalen och LED -drivsignalerna för det tredje exemplet, som genererar alternativt LED -sekventiellt tilläggsmönster med hjälp av schemat i figur 2, ges nedan.

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 och figur 12 presenteras Matrix-0 & 1 GreenPAK-mönster i exempel 3. I denna design finns det två separata drivrutinsaktiveringssignaler (En1 & En2) för förare 1 & 2. Dessutom är utgångsstiften anslutna till utgångarna på lämpligt konfigurerade LUT: er.

Detta avslutar GreenPAK -designdelen i exempel 1, exempel 2 och exempel 3.

Steg 7: Experimentresultat

Ett bekvämt sätt att testa konstruktionerna i exempel 1, exempel 2 och exempel 3 är experiment och visuell inspektion. Tidsbeteendet för varje schema analyseras med hjälp av en logisk analysator och resultaten presenteras i detta avsnitt.

Figur 13 visar tidsbeteendet för olika utsignaler för exempel 1 när indikatorn slås på (IND = 1). Det kan observeras att signalerna för utgångsstiften DO1-DO5 slås på i följd efter den andra efter att en bestämd tidsperiod löper ut i enlighet med tabell 2. Mönstret för signalerna som tillhandahålls till stiften DO6-DO10 är också liknande. Driver Enable (En) -signalen tänds när någon av signalerna DO1-DO10 slås på och annars är den avstängd. Under animeringen, när indikeringssignalen blir låg (IND = 0), slås En och DO10 -signalerna på och förblir logiska höga. Kort sagt, resultaten uppfyller kraven och validerar de teoretiska förslagen till exempel 1.

I figur 14 visas tidsdiagrammet för olika utsignaler för exempel 2, med indikatorsignalen påslagen (IND = 1). Det observeras att signalerna för utgångsstiften DO1-DO5 slås på växelvis i en sekvens efter en viss tidsperiod i enlighet med tabell 2. Stiften DO1, DO3 och DO5 förblir låga, medan signalerna för DO2 och DO4 växlar omväxlande på i följd. Samma mönster för DO6-DO10 observeras också (visas inte i figuren på grund av ett begränsat antal analysatoringångar). När någon av signalerna DO1-DO10 är på, tänds också signalen Driver Enable (En) som annars är avstängd. Under hela animationen, när indikatorsignalen blir låg (IND = 0), tänds En och DO10 -signalerna och förblir logiska höga. Resultaten uppfyller exakt kraven och de teoretiska idéerna för exempel 2.

Figur 15 visar tidsdiagrammet för olika utsignaler för exempel 3, med indikatorsignalen påslagen (IND = 1). Det kan observeras att signalerna för utgångsstiften DO1-DO7 slås på som visas i tabell 2. Dessutom fungerar stift DO9-signalen också enligt tabell 2 (visas inte på figuren). Stiften DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 förblir låga. En1 blir logiskt högt när en signal från DO1, DO3 och DO5 är på och En2 blir logisk hög när en signal från DO7 och DO9 går högt. Under hela animationen, när indikatorsignalen är låg (IND = 0), slås alla utsignaler: En1, En2 och DO1-DO10 på och förblir logiska höga. Därför kan man dra slutsatsen att resultaten uppfyller kraven och de teoretiska förslagen till exempel 3.

Slutsats

En detaljerad beskrivning av olika bilars blinkersystem med animering har presenterats. En lämplig Dialog CMIC SLG46620 valdes för denna applikation eftersom den också finns i TSSOP -paketet som är lämpligt för industriella applikationer med tuff miljö. Två stora system, som använder enkel- och flerkanaliga bilförare, presenteras för att utveckla flexibla sekventiella LED -animationsmodeller. Lämpliga Finite State Moore -maskinmodeller utvecklas för att generera önskade animationer. För validering av den utvecklade modellen har praktiska experiment utförts. Det är fastställt att funktionaliteten hos de utvecklade modellerna överensstämmer med den teoretiska designen.