Otomasyon ve robotik teknolojisi motorlara ve ilgili kontrol ve sürücü IC'lerine çok bağlı.ve motor temelinde sistem işleyişini sıkı ayarlamak, yük ve genel performans öncelikleri.
Bununla birlikte, bu karmaşık IC'lerin kurulması ve yalnızca özelliklere veya simülasyonlara dayanan potansiyel sistem performansının değerlendirilmesi zor bir iştir.ve dağıtım sırasında belirsizlik getirebilirEn iyi geliştirme yaklaşımı, sistem tasarımı, düzenleme ve yazılım geliştirmenin paralel olarak devam etmesini sağlamak için değerlendirme tabloları kullanmaktır.
Bu makale, hareket kontrolü IC'lerini kullanırken tasarımcıların karşılaştığı zorluklara ve bu zorlukları çözmede değerlendirme kurullarının rolüne odaklanmaktadır.Analog cihazlardan gelen tipik IC'ler ve ilgili değerlendirme panelleri tanıtıldı., ürünün piyasaya sürülmesi için gerekli zamanı kısaltarak, donanım ve yazılım belirsizliklerini azaltırken erken ve gerçekçi değerlendirmelere ulaştı.
Hareket kontrolü IC için gereksinimlere genel bakış
Hareket kontrolü IC, motorları ve motor sargılarını tahrik eden MOSFET'ler gibi iç güç cihazlarını kontrol etmek için gerekli zekayı sağlar.Yörüngesi, hareket eğrisi ve verimliliği statik ve dinamik çalışma modları ve yük koşullarında ve rahatsızlıkları, geçici ve hataları ele almak için hem motorların hem de MOSFET'lerin dikkatli bir şekilde yönetilmesi gerekir.
Bu zorlukların üstesinden gelmeye yardımcı olmak için, sürücü IC tedarikçileri değerlendirme tabloları sağlar.ve gerçek motor ve gerçek yük koşullarında döngü içindeki donanım testi (HITL) yaparak performans değerlendirmesiAyrıca, IC'nin ve çevresindeki devrelerin fiziksel düzeninin güç dağıtımı, parazitik etkileri,Giriş/çıkış bağlantıları ve biçimleriTasarımcılar bu değerlendirme tablolarını (orta boyutlu tablolar, temel şube tabloları (BOB'ler) veya modüler çözümler olarak) farklı ayarları değerlendirmek için kullanabilirler.Yapılandırmalar, ve uygulama için en uygun çözümü belirlemek için seçenekler.
Motor kontrol IC ve ilgili değerlendirme tablosu
Motor kontrol IC'sinin iyi bir örneği, Analog Cihazlar TMC5130 serisinden TMC5130A-TA-T'dir.Seri iletişim arayüzü ile yüksek performanslı bir adım motor kontrolörü ve sürücüdür ve otomatik hedef konumlandırma için esnek bir rampa jeneratörü içerir.
Şoför, neredeyse gürültüsüz çalışmayı, en yüksek verimliliği ve optimal motor torkunu sağlayan gelişmiş StealthHop helikopter algoritmasını benimser.TMC5130 çip üzerinde sürücü ve denetleyici sistemi (SoC) entegrasyonu yoluyla birden fazla benzersiz geliştirme özelliği entegre ederÖrneğin, TMC5130'daki SixPoint ramp jeneratörü, her motor hareketini otomatik olarak optimize etmek için DcStep, CoolStep ve StallGuard2 fonksiyonlarını kullanır.
Tasarımcıların TMC5130'yu kullanmaya başlamasına yardımcı olmak için, TMC5130-EVAL değerlendirme tahtası sistemi (Şekil 1) kullanışlı bir donanım platformu ve kullanıcı dostu değerlendirme yazılım araçları sağlar.Değerlendirme kurulu sistemi üç bölümden oluşur:: Bilgisayara bağlanan alt katman bağlantı köprüsü (solda), birden fazla test noktasını içeren bağlantı kartı (ortada) ve TMC5130-EVAL kartı (sağda).
Analog Cihazlar TMC5130-EVAL değerlendirme tablosunun (sağda) ve motor yükünün (en sağda) görüntüsü (büyütmek için tıklayın)
Şekil 1:TMC5130-EVAL değerlendirme tahtası (sağ taraf) ve motor yükü (en sağ taraf) PC substratına (sol taraf) bağlı bir USB köprüsü ve test noktaları olan bir bağlantı tahtası (ortada) ile yapılandırılmıştır.. (Görüntü kaynağı: Analog Aygıtlar)
TMC5130 çekirdeğine dayalı daha fazla devre geliştirmek isteyen tasarımcılar için Analog Devices, TMC5130A-BOB dağıtım kartını sağlar (Şekil 2, üst).Bu kart işletim için gerekli temel bağlantıları sağlar ve SPI arayüzü ile kontrol edilirŞema diyagramı (Şekil 2, alt) TMC5130 IC fonksiyonunun uygulanması için sağlanan en basit devreyi gösterir.
Analog Cihazlar TMC5130A-BOB'nin görüntüsü ve şeması (büyütmek için tıklayın)
Şekil 2: TMC5130A-BOB (yukarı) ayrık bağlantı noktaları yerine kenarları boyunca yerleştirilmiş bağlantı noktaları ile temel bir değerlendirme yöntemi sunar.Şema diyagramı (aşağıda) TMC5130 IC çalışması için gerekli en basit devre gösterir. (Görüntü kaynağı: Analog Aygıtlar)
TMC5240-EVAL değerlendirme kiti, yeni nesil elektrikli motorun değerlendirilmesini basitleştirmeyi amaçlayan olgun TMC5130-EVAL platformu üzerine inşa edilmiştir.yıkıcı olmayan akım tespiti, ve Jerk optimize ramp jeneratörü ve ultra sessiz StealthShop2 TM Operasyon dahil olmak üzere gelişmiş hareket kontrol fonksiyonları daha hızlı başlatma, daha kolay hata ayıklama,ve daha verimli bir şekilde düzgün ve hassas motor performansının doğrulanması.
Gelişmiş kontrol teknolojisi geri bildirim sensörlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırıyor
Alan odaklı kontrol (FOC), vektör kontrolü olarak da bilinir, çoklu motorları kontrol etmek için giderek daha popüler bir yöntemdir, çünkü birçok durumda,kodlayıcılar veya Hall etkisi sensörleri gibi geri bildirim sensörlerine ve ilgili maliyetlere ve boyutlara olan ihtiyacı ortadan kaldırır.FOC ve FOC olmayan teknolojiler arasındaki ana uzlaşma, FOC'nun çok sayıda yüksek hassas hesaplama ve matris işleminin gerçek zamanlı olarak yürütülmesini gerektirmesidir.
Analog Devices'in TMC4671-LA motor denetleyici IC'si, gerekli karmaşık hesaplamaları gerçekleştirebilecek gömülü algoritmalar ve özel motorlarla FOC için özel olarak tasarlanmıştır.DC için bu servo kontrolör, fırçasız DC (BLDC) ve adımlı motorlar, FOC aracılığıyla tork kontrolünü ve kaskad kontrolü aracılığıyla hız ve konum kontrolünü sağlar.
TMC4671-A, SPI ve UART bağlantılarını destekler ve düşük seviye izleme mikro denetleyici üniteleri (MCU) ile temel iletişim yapabilir.Entegre ADC dahil, seçmeli geri bildirim için konum sensörü arayüzü, konum interpolatörü vb., çok çeşitli servo uygulamaları için tam işlevsel bir servo denetleyici sağlar.
TMC4671-A için TMC4671-EVAL değerlendirme tablosu (Şekil 3) gerekli FOC parametrelerini yapılandırma ve bu gelişmiş kontrol şeması altında motor performansını değerlendirme sürecini basitleştirir.Tasarımcılar TMC4671-EVAL'i bağlantı köprüsüne bağladı., ilgili substrat ve bağımsız güç aşaması. Bu ayar orantılı integral (PI) denetleyicilerinin ve geri bildirim şemalarının kolay bir şekilde yapılandırılmasını sağlar,ve standart pozisyonda motor çalışmasını destekler, hız ve tork kontrol modları.