Как да си направим иновативни модули MCU за постигане на енергийно ефективен контрол на двигателя
Приносът на електродвигателите за консумацията на енергия е близо 50% в Съединените щати, така че намаляването на потреблението на енергия от моторни превозни средства може ефективно да подобри енергийната ефективност и използването на модерна микроконтролера (MCU) за постигане на двигателен контрол е ефективен метод. Настоящата статия представя най-новите разработки в технологията MCU за управление на мотори и нейните приложения.
Една от основните цели за намаляване на потреблението на енергия е двигателят, който консумира около 50% от общото потребление на енергия в САЩ. Повече от 50 двигателя могат да бъдат намерени в дома, обикновено от 70 до 80. В индустриалното поле автоматичният контрол на завода също е широко използван.
Днес последните разработки в технологията MCU позволяват на двигателите да работят по-ефективно на по-ниска цена. На някои пазари това ускорява прехода от електромеханично към електронно управление, позволявайки контрол на честотата на двигателя с променлива скорост, за да се оптимизира мощността на двигателя и да се намалят разходите за всички приложения на нивото на устройството.
Ниска безчеткова DC моторно управление MCU
В сравнение с моторите, които често се използват в управлението на двигателя, двигателите с постоянен ток (BLDC), контролирани от MCU, премахват износването на четките и механизмите за заглушаване, така че животът на двигателя е ограничен по същество от живота на лагера. В допълнение, предимствата на BLDC двигателните системи на базата на MCU включват висока ефективност, високо съотношение на инерционен момент, по-висока скорост, нисък шум, по-добра термична ефективност и по-ниски характеристики на EMI.
Използването на 8-битови модули MCU, специално проектирани за масово производство на управление на двигателя, е метод с много нисък разход за решаване на цифрови проблеми с управлението на двигателя. С до 10 MIPS хардуер за специфичен контрол и управление на движението (включително 14-битов PWM, модул за обратна връзка за движение и високоскоростен ADC), приложенията, които преди това са изисквали скъпи процесори, вече могат да бъдат адресирани с евтини 8-битови MCU.
8-битовият микроконтролер управлява трифазно задвижване с променлива честота ACIM.
Трифазния PWM контрол в някои MCU, като например PIC18F4431, може да осигури и трите контрола на BLDC в хардуера, като минимизира софтуера, който трябва да бъде разработен и отстранен. До 8 налични PWM канала обикновено са необходими само 6 за управление на трифазен мотор. Следователно, останалите два канала могат да се използват за други функции, без да са необходими допълнителни компоненти. Модулът за обратна връзка за движение с интегриран интерфейс на енкодера като основна част на MCU намалява броя на компонентите и разходите за системата.
Един MCU с ADC със скорост на взимане на проби от 200 К в секунда осигурява скоростта, необходима за управление с затворен контур. Едновременното използване на два различни канала прави възможно едновременното опростяване на напрежението и тока. Такъв бърз преход е необходим при измерване на електродвижещата сила на задния край (EMF) в управлението на затворения контур и възможността за синхронизиране на ADC с PWM на издигащия се или падащия ръб намалява шума при превключване. Заедно тези модули премахват необходимостта от външни компоненти за контрол на мотора като високоскоростни ADC и позиционни енкодери.
При много приложения за управление на двигателя е изключително важно да се работи безпроблемно. MCU с монитор за часовник (вътрешен RC генератор, който може да се използва като резервен часовник в случай на кристална грешка) позволява на дизайнерите да използват цифрово управление, което осигурява висока надеждност. Програмируемите закъснения при работа с PWM минимизират шума при превключване, намаляват времето за разработка за седмици и изпълняват критичните срокове за програмиране, за да донесат нови продукти на пазара. Във всички случаи, модулите с надеждна флаш памет предлагат възможност за бързо време за пускане на пазара и гъвкавост, за да се адаптират към промените в търсенето преди инсталацията или по време на употреба.
