Ako urobiť inovatívne MCU dosiahnuť energeticky efektívnu kontrolu motora
Príspevok elektromotorov k spotrebe energie je v Spojených štátoch takmer 50%, takže zníženie spotreby energie motora môže účinne zvýšiť energetickú účinnosť a účinnou metódou je používanie pokročilej technológie mikrokontroléru (MCU) na dosiahnutie kontroly motora. Tento článok predstavuje najnovší vývoj v oblasti technológie MCU riadenia motora a jeho aplikácií.
Jedným z hlavných cieľov zníženia spotreby energie je motor, ktorý spotrebuje asi 50% celkovej spotreby energie v USA. V domácnosti je možné nájsť viac ako 50 motorov, zvyčajne od 70 do 80. V priemyselnej oblasti je tiež bežne používané automatické ovládanie továrne.
V dnešnej dobe nedávny vývoj technológie MCU umožňuje motorom pracovať efektívnejšie s nižšími nákladmi. Na niektorých trhoch to urýchľuje prechod od elektromechanického k elektronickému riadeniu, čo umožňuje reguláciu otáčok motora s cieľom optimalizovať účinnosť motora a znížiť náklady na všetky aplikácie na úrovni zariadenia.
Nízkonákladový bezkartáčový DC motor MCU
V porovnaní s kartáčovanými motormi, ktoré sa často používajú pri riadení motora, motory bezkartáčové s jednosmerným prúdom (BLDC) ovládané MCU eliminujú mechanizmy opotrebenia a vyhĺbenia kief, takže životnosť motora je v podstate obmedzená životnosťou ložiska. Okrem toho výhody motorových systémov BLDC založených na MCU zahŕňajú vysokú účinnosť, vysoký pomer točivých momentov, vyššiu rýchlosť, nízky hluk, lepšiu tepelnú účinnosť a nižšie charakteristiky EMI.
Použitie 8-bitových MCU špeciálne navrhnutých na hromadnú výrobu riadenia motora je metóda veľmi nízke náklady na riešenie problémov s digitálnym riadením motora. S až 10 MIPS hardvéru špecifického pre výkon a riadenie pohybu (vrátane stredne orientovaného 14-bitového modulu PWM, modulu spätnej väzby pohybu a vysokorýchlostného ADC) je možné teraz riešiť aplikácie, ktoré predtým vyžadovali drahé procesory s nízkymi nákladmi 8-bitové MCU.
8-bitový mikrokontrolér riadi trojfázový ACIM frekvenčný menič.
Trojfázové ovládanie PWM v niektorých MCU, ako napríklad PIC18F4431, môže poskytnúť všetky tri ovládacie prvky BLDC v hardvéri a minimalizovať softvér, ktorý sa musí vyvinúť a ladiť. Až 8 dostupných kanálov PWM zvyčajne potrebuje len 6 na pohon trojfázového motora. Z toho dôvodu sa zvyšné dva kanály môžu používať pre iné funkcie bez potreby ďalších komponentov. Modul spätnej väzby pohybu s integrovaným rozhraním snímača ako hlavnou časťou MCU znižuje počet komponentov a systémových nákladov.
MCU s ADC s rýchlosťou vzorkovania 200K za sekundu poskytuje rýchlosť potrebnú na ovládanie uzavretej slučky. Súčasné používanie dvoch rôznych kanálov umožňuje súčasne odoberať napätie a prúd. Takýto rýchly prechod je potrebný pri meraní zadnej elektromotorickej sily (EMF) v riadení motora s uzavretou slučkou a schopnosť synchronizovať ADC s PWM na stúpajúcom alebo klesajúcom okraji minimalizuje spínací šum. Tieto moduly spolu eliminujú potrebu externých komponentov riadenia motora, ako sú vysokorýchlostné ADC a snímače polohy.
V mnohých aplikáciách riadenia motorov je veľmi dôležitá bezpečná prevádzka. MCU s hodinovým monitorom (interný RC oscilátor, ktorý môže byť použitý ako záložný čas v prípade zlyhania kryštálov) umožňuje projektantom používať digitálne ovládanie, ktoré poskytuje vysokú spoľahlivosť. Programovateľné časové oneskorenia na PWM minimalizujú hluk pri prepínaní, znižujú dobu vývoja o týždne a spĺňajú kritické termíny programov na uvedenie nových produktov na trh. Vo všetkých prípadoch ponúkajú MCU s spoľahlivou pamäťou flash možnosť rýchleho času na uvedenie na trh a flexibilitu pri prispôsobovaní sa zmenám dopytu pred inštaláciou alebo počas používania.
