Как сделать инновационные микроконтроллеры эффективными для управления двигателем
Вклад электромоторов в потребление энергии близок к 50% в Соединенных Штатах, поэтому снижение потребления энергии двигателем может эффективно повысить энергоэффективность, а использование передовой технологии микроконтроллера (MCU) для достижения управления двигателем является эффективным методом. В настоящем документе представлены новейшие разработки в области MCU-технологии управления двигателем и его применения.
Одной из основных целей снижения энергопотребления является двигатель, который потребляет около 50% от общего потребления энергии в США. В доме можно найти более 50 двигателей, обычно от 70 до 80. В промышленной области также широко используется автоматическое управление заводом.
Сегодня последние разработки в области технологий MCU позволяют двигателям работать более эффективно при меньших затратах. На некоторых рынках это ускоряет переход от электромеханического к электронному управлению, позволяя управление двигателем переменной скорости для оптимизации эффективности двигателя и снижения стоимости всех приложений на уровне устройства.
Маломощный бесщеточный контроллер постоянного тока MCU
По сравнению с мощенными моторами, которые часто используются в управлении двигателем, бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC), управляемые MCU, устраняют механизмы изнашивания и изгиба щетки, поэтому срок службы двигателя существенно ограничен сроком службы подшипника. Кроме того, преимущества двигателей BLDC на основе MCU включают в себя высокую эффективность, высокий коэффициент инерции крутящего момента, более высокую скорость, низкий уровень шума, лучшую термическую эффективность и более низкие характеристики электромагнитных помех.
Использование 8-битных микроконтроллеров, специально предназначенных для массового производства управления двигателем, является очень недорогим методом решения задач управления цифровым двигателем. Благодаря наличию до 10 MIPS аппаратных средств для обеспечения производительности и управления движением (включая 14-разрядный PWM с центральным выравниванием, модуль обратной связи с движением и высокоскоростной АЦП), приложения, которые ранее требовали дорогостоящих процессоров, теперь могут быть устранены с использованием недорогих 8-битные MCU.
8-разрядный микроконтроллер управляет трехфазным частотным преобразователем ACIM.
Трехфазное управление PWM в некоторых MCU, таких как PIC18F4431, может обеспечить все три элемента управления BLDC на аппаратных средствах, сводя к минимуму программное обеспечение, которое необходимо разработать и отладить. До 8 доступных каналов PWM, как правило, требуется только 6 для управления трехфазным двигателем. Поэтому оставшиеся два канала могут использоваться для других функций без необходимости в дополнительных компонентах. Модуль обратной связи движения с интегральным интерфейсом энкодера в качестве основной части MCU уменьшает количество компонентов и стоимость системы.
MCU с АЦП с частотой дискретизации 200 Кбит / с обеспечивает скорость, необходимую для управления замкнутым контуром. Одновременное использование двух разных каналов позволяет одновременно измерять напряжение и ток. Такой быстрый переход необходим при измерении электродвижущей силы заднего конца (ЭДС) при управлении двигателем с замкнутым контуром, а возможность синхронизации АЦП с ШИМ на восходящем или спадающем фронте минимизирует шум переключения. Вместе эти модули устраняют необходимость в внешних компонентах управления двигателем, таких как высокоскоростные АЦП и датчики положения.
Во многих приложениях управления двигателем очень важна безотказная работа. MCU с отказобезопасным монитором часов (внутренний RC-генератор, который может использоваться как резервный такт в случае отказа кристалла) позволяет разработчикам использовать цифровое управление, обеспечивающее высокую надежность. Программируемые задержки времени на ШИМ минимизируют шум коммутации, сокращают время разработки по неделям и соответствуют срокам критической программы, чтобы вывести на рынок новые продукты. Во всех случаях микроконтроллеры с надежной флэш-памятью обеспечивают возможность быстрого и быстрого выхода на рынок и гибкость для адаптации к изменениям спроса перед установкой или во время использования.
