Kako narediti inovativne MCU doseči energetsko učinkovit nadzor motorja
Prispevek elektromotorjev k porabi energije je v Združenih državah približno 50%, zato lahko zmanjšanje porabe energije motorja učinkovito izboljša energetsko učinkovitost, uporaba napredne tehnologije mikrokrmilnika (MCU) za doseganje nadzora motorja pa je učinkovita metoda. V prispevku predstavljamo najnovejše dosežke v tehnologiji MCU za krmiljenje motorja in njenih aplikacijah.
Eden od glavnih ciljev za zmanjšanje porabe energije je motor, ki porabi približno 50% celotne porabe energije v ZDA. Več kot 50 motorjev je mogoče najti v domu, ponavadi od 70 do 80. Na industrijskem področju se pogosto uporablja avtomatska kontrola tovarne.
Danes so nedavni razvoj tehnologije MCU omogočili učinkovitejše delovanje motorjev po nižjih cenah. Na nekaterih trgih to pospeši prehod z elektromehanskega v elektronski nadzor, kar omogoča krmiljenje motorja s spremenljivo hitrostjo, da optimizira učinkovitost motorja in zmanjša stroške vseh aplikacij na ravni naprave.
Nizkocenovni brezkrtačni DC motor MCU
V primerjavi z brušenimi motorji, ki se pogosto uporabljajo pri krmiljenju motorja, motorji z brezkrtačnim motorjem DC (BLDC), ki jih upravljate MCU, odstranjujejo obrabo krtač in mehanske mehanizme, tako da življenjsko dobo motorja v bistvu omejujejo življenjska doba ležaja. Poleg tega so prednosti motornih sistemov, ki temeljijo na MCU, vključujejo visoko učinkovitost, visoko razmerje navora inercije, večjo hitrostno delovanje, nizek šum, boljšo toplotno učinkovitost in nižje značilnosti EMI.
Uporaba 8-bitnih MCU-jev, posebej zasnovanih za množično proizvodnjo krmiljenja motorja, je metoda zelo poceni za reševanje problemov digitalnega nadzora motorja. Z do 10 MIPS zmogljivosti in strojno opremo za nadzor gibanja (vključno z 14-bitnim PWM, modulom povratne informacije o gibanju in visokohitrostnim ADC-jem) je mogoče aplikacije, ki so prej zahtevale drago predelovalce, zdaj obravnavati z nizkimi stroški 8-bitni MCU.
8-bitni mikrokontroler upravlja trifazni ACIM pogon frekvenčne frekvence.
Trifazni nadzor PWM v nekaterih MCU, kot je PIC18F4431, lahko zagotovi vse tri kontrolnike BLDC v strojni opremi, kar zmanjša programsko opremo, ki jo je treba razviti in odpraviti. Do 8 razpoložljivih kanalov PWM, običajno potrebujejo le 6 za vožnjo trifaznega motorja. Zato se preostali dve kanali lahko uporabijo za druge funkcije, ne da bi potrebovali dodatne komponente. Modul povratne zveze s integriranim vmesnikom dajalnika kot glavnim delom MCU zmanjša število komponent in stroškov sistema.
MCU z ADC s hitrostjo vzorčenja 200K na sekundo zagotavlja hitrost, potrebno za krmiljenje z zaprto zanko. Hkratna uporaba dveh različnih kanalov omogoča hkratno vzorčenje napetosti in toka. Takšen hiter prehod je potreben pri merjenju elektromotorja na zadnji strani (EMF) pri krmiljenju motorja z zaprtim krogom in sposobnost sinhronizacije ADC s PWM na naraščajočem ali padajočem robu minimizira stikalni hrup. Skupaj ti moduli odpravljajo potrebo po zunanjih komponentah krmiljenja motorja, kot so visokohitrostni ADC in dajalniki položajev.
V mnogih aplikacijah za nadzor motorja je varno delovanje zelo pomembno. MCU z varnostnim zaslonom (notranji RC oscilator, ki se lahko uporabi kot rezervna ura v primeru okvare kristalov) omogoča oblikovalci uporabo digitalnega nadzora, ki zagotavlja visoko zanesljivost. Programljive zamude pri zamudi pri PWM zmanjšujejo preklopni hrup, zmanjšajo čas razvoja po tednih in izpolnjujejo kritične programske roke za trženje novih izdelkov. V vseh primerih MCU-ji z zanesljivim pomnilnikom flash omogočajo možnost hitrega časovnega dostopa do trga in prilagodljivosti, da se prilagodijo spremembam v povpraševanju pred namestitvijo ali med uporabo.
