Kako napraviti inovativne MCU postići energetski efikasnu kontrolu motora
Doprinos elektromotora za potrošnju energije u Sjedinjenim Državama je blizu 50%, tako da smanjenje potrošnje energije motora može efikasno poboljšati energetsku efikasnost, a korišćenje napredne tehnologije mikrokontrolera (MCU) za postizanje kontrole motora je efikasna metoda. U radu je predstavljen najnoviji razvoj MCU tehnologije i njegove aplikacije.
Jedan od glavnih ciljeva za smanjenje potrošnje energije je motor, koji troši oko 50% ukupne potrošnje energije u SAD. Više od 50 motora može se naći u kući, obično 70 do 80. U industrijskoj oblasti se takođe široko koristi automatska kontrola fabrike.
Danas, najnovija dostignuća u MCU tehnologiji omogućavaju motorima efikasnije djelovanje po nižoj cijeni. Na nekim tržištima ovo ubrzava prelazak sa elektromehaničke na elektronsku kontrolu, omogućavajući kontrolu motora sa promenljivom brzinom kako bi se optimizirala efikasnost motora i smanjila trošak svih aplikacija na nivou uređaja.
Niski trošak bez četkica DC motor MCU
U poređenju sa brušenim motorima koji se često koriste u kontroli motora, motori bez četkica bez četkica (BLDC), kojima upravlja MCU, eliminišu mehanizam za habanje i odbacivanje četkice, pa je životni vek motora u osnovi ograničen trajanjem ležišta. Pored toga, prednosti BLDC motora na bazi MCU-a uključuju visoku efikasnost, visoki obrtni moment-inertnost, performanse veće brzine, niske buke, bolju termičku efikasnost i manje karakteristike EMI-a.
Upotreba 8-bitnih MCU-ova, specijalno dizajniranih za masovnu proizvodnju kontrole motora, predstavlja metod vrlo niskih troškova za rješavanje problema digitalnog upravljanja motorima. Sa do 10 MIPS performansi i hardverskom specifičnom za kontrolu pokreta (uključujući 14-bitni PWM, modul povratne sprege i ADC za velike brzine), aplikacije koje ranije zahtijevaju skupe procesore mogu se sada rješavati uz niske troškove 8-bitni MCU-ovi.
8-bitni mikrokontroler pokreće trofazni ACIM pogon promenljive frekvencije.
Trofazna PWM kontrola u nekim MCU-i, kao što je PIC18F4431, može pružiti sve tri BLDC kontrole u hardveru, minimizirajući softver koji mora biti razvijen i debugiran. Do 8 dostupnih PWM kanala, obično je potrebno samo 6 za pokretanje trofaznog motora. Prema tome, preostala dva kanala mogu se koristiti za druge funkcije bez potrebe za dodatnim komponentama. Modul povratne sprege sa integrisanim interfejsom enkodera kao glavnim dijelom MCU smanjuje broj komponenti i troškove sistema.
MCU sa ADC sa brzinom uzorkovanja od 200K u sekundi obezbeđuje brzinu potrebnu za kontrolu zatvorene petlje. Istovremena upotreba dva različita kanala omogućava istovremeno uzorkovanje napona i struje. Takva brza tranzicija je neophodna prilikom merenja elektromotorne sile zadnjeg kraja (EMF) u regulaciji motora sa zatvorenim petljama, a mogućnost sinhronizacije ADC-a sa PWM-om na rastojanju ili padanju ivice minimizira buku prebacivanja. Zajedno, ovi moduli eliminišu potrebu za eksternim komponentama za kontrolu motora, kao što su ADC brzine i pozicioni koderi.
U mnogim aplikacijama za kontrolu motora, sigurnosni rad je veoma važan. MCU sa sigurnosnim sigurnosnim monitorom (unutrašnji RC oscilator koji se može koristiti kao rezervni sat u slučaju kvara neuspjeha) omogućava dizajnerima da koriste digitalnu kontrolu koja pruža visoku pouzdanost. Programabilno odlaganje smetnji na PWM minimizira buku prebacivanja, smanjuje vreme razvoja za nedeljama i ispunjava kritične programske rokove kako bi nove proizvode plasirale na tržište. U svim slučajevima, MCU-ovi sa pouzdanom fleš memorijom nude potencijal za brzo puštanje u rad na tržištu i fleksibilnost za prilagođavanje promjenama u potrazi prije ugradnje ili tokom korištenja.
