Kako izraditi inovativne MCU-ove postići energetski učinkovitu kontrolu motora
Doprinos električnih motora na potrošnju energije je blizu 50% u Sjedinjenim Američkim Državama, čime se smanjuje potrošnja energije motora može učinkovito poboljšati energetsku učinkovitost i korištenje napredne tehnologije mikrokontrolera (MCU) za postizanje kontrole motora učinkovita je metoda. Ovaj rad uvodi najnovija dostignuća u MCU tehnologiji motora i njegovim primjenama.
Jedan od glavnih ciljeva za smanjenje potrošnje energije je motor, koji troši oko 50% ukupne potrošnje energije u SAD-u. Više od 50 motora može se naći u kući, obično 70 do 80. U industrijskom polju, automatska kontrola tvornice je također naširoko koristi.
Danas, najnovija dostignuća u MCU tehnologiji omogućuju motorima učinkovitije poslovanje po nižim cijenama. Na nekim tržištima to ubrzava prijelaz s elektromehaničke na elektroničku kontrolu, omogućujući kontrolu motora promjenjive brzine kako bi optimizirala učinkovitost motora i smanjila troškove svih aplikacija na razini uređaja.
Niskonaponentni MCU s DC motorom bez četkica
U usporedbi s brušenim motorima koji se često koriste u motornom upravljanju, motori s MCU kontroliranim četkom bez četkica (BLDC) eliminiraju mehanizme trošenja četkica i luka, tako da život motora u biti ograničava životni vijek ležaja. Osim toga, prednosti MCU-a temeljenih BLDC motorskih sustava uključuju visoku učinkovitost, visoki omjer zakretnog momenta, veću brzinu, niski šum, bolju toplinsku učinkovitost i niže EMI karakteristike.
Upotreba 8-bitnih MCU-a posebno dizajniranih za masovnu proizvodnju motora kontrola je metoda vrlo niske cijene za rješavanje digitalnih problema motora. S do 10 MIPS hardverskog hardvera koji je specifičan za performanse i kontrolu pokreta (uključujući centralno poravnati 14-bitni PWM, modul za povratno gibanje i ADC velike brzine), aplikacije koje su prethodno zahtijevale skupe procesore sada se mogu rješavati s niskom cijenom 8-bitnih MCU-ova.
8-bitni mikrokontroler pokreće trofazni ACIM promjenjivi frekvencijski pogon.
Trifazna PWM kontrola u nekim MCU-ima, kao što je PIC18F4431, može pružiti sva tri BLDC kontrola u hardveru, umanjujući softver koji mora biti razvijen i ispravljen. Do 8 dostupnih PWM kanala, obično je potrebno samo 6 za pogon trofaznog motora. Stoga se preostala dva kanala mogu koristiti za druge funkcije bez potrebe za dodatnim komponentama. Modul povratnog kretanja s integriranim sučeljem davača kao glavnom dijelu MCU smanjuje broj komponenti i trošak sustava.
MCU sa ADC s brzinom uzorkovanja od 200K u sekundi osigurava brzinu potrebnu za kontrolu zatvorene petlje. Simultano korištenje dvaju različitih kanala omogućava simultano uzimanje napona i struje. Takva brzina prijelaza potrebna je pri mjerenju elektromotorne sile krajnjeg kraja (EMF) u regulaciji motora zatvorene petlje, a sposobnost usklađivanja ADC s PWM na rubu koji se diže ili pada smanjuje šumove za prebacivanje. Zajedno, ovi moduli eliminiraju potrebu za vanjskim komponentama motora kao što su ADC-ovi s velikim brojem okretaja i koderi položaja.
U mnogim aplikacijama za upravljanje motorom vrlo je važno siguran rad. MCU sa sigurnosnim monitorom sata (unutarnji RC oscilator koji se može koristiti kao rezervni sat u slučaju kvara kristala) omogućuje dizajnera da koriste digitalnu kontrolu koja pruža visoku pouzdanost. Programabilna zastoja na PWM-u smanjuju šumove za prebacivanje, smanjuju vrijeme razvoja za nekoliko tjedana i zadovoljavaju ključne rokove programa kako bi se novi proizvodi stavili na tržište. U svim slučajevima MCU-ovi s pouzdanom flash memorijom nude mogućnost brzog vremena za tržište i fleksibilnost prilagodbe promjenama potražnje prije instalacije ili tijekom uporabe.
