Otomasi dan robotika sangat bergantung pada motor dan kontrol terkait serta IC driver. Semikonduktor kompleks ini telah melampaui kontrol gerak dasar, menjalankan algoritma canggih, dan menyesuaikan operasi sistem berdasarkan motor, beban, dan prioritas kinerja secara keseluruhan.
Namun, sulit untuk menetapkan IC yang kompleks ini dan mengevaluasi potensi kinerja sistem hanya berdasarkan spesifikasi atau simulasi. Proses ini bisa memakan waktu lama dan mahal, serta dapat menimbulkan ketidakpastian saat diterapkan. Cara terbaik untuk melakukan ini adalah dengan menggunakan papan evaluasi yang memungkinkan desain sistem, tata letak, dan pengembangan perangkat lunak dikembangkan secara paralel.
Makalah ini berfokus pada beberapa tantangan yang dihadapi desainer ketika menggunakan IC kontrol gerak dan peran dewan evaluasi dalam mengatasi tantangan ini. Selanjutnya, IC khas dan papan evaluasi terkait dari Perangkat Analog disajikan, yang mempersingkat waktu pemasaran dengan memungkinkan evaluasi awal dan realistis sekaligus mengurangi ketidakpastian perangkat keras dan perangkat lunak.
Ikhtisar persyaratan IC kontrol gerak
IC kontrol gerak memberikan kecerdasan yang diperlukan untuk mengontrol motor dan perangkat daya internalnya, seperti MOSFET yang menggerakkan belitan motor. Baik motor maupun MOSFET memerlukan manajemen yang cermat untuk mencapai kinerja, lintasan, kurva gerak, dan efisiensi yang optimal dalam mode operasi statis dan dinamis serta kondisi beban dan untuk menangani gangguan, transien, dan kesalahan.
Untuk membantu mengatasi tantangan ini, pemasok IC pengemudi menyediakan papan evaluasi. Papan evaluasi ini menyederhanakan pengaturan, optimalisasi, dan evaluasi kinerja perangkat keras dan perangkat lunak dengan melakukan pengujian perangkat keras dalam loop (HITL) di bawah kondisi motor aktual dan beban nyata. Mereka juga memastikan bahwa tata letak fisik IC dan sirkuit di sekitarnya ditetapkan dengan benar dalam hal distribusi daya, efek parasit, koneksi dan format I/O, konektor fisik, dll. Desainer dapat menggunakan papan evaluasi ini (sebagai papan ukuran sedang, papan distribusi dasar (BOB), atau solusi modular) untuk mengevaluasi berbagai pengaturan, konfigurasi, dan opsi guna menentukan solusi yang paling tepat untuk aplikasi.
IC kontrol motor dan papan evaluasi terkait
Contoh IC kontrol motor yang bagus adalah TMC5130A-TA-T dari Perangkat Analog seri TMC5130. Ini adalah pengontrol dan driver motor stepper berkinerja tinggi dengan antarmuka komunikasi serial dan mencakup generator jalan fleksibel untuk lokasi target otomatis.
Penggerak ini menggunakan algoritme StealtChopping canggih untuk memastikan pengoperasian tanpa suara, efisiensi maksimum, dan torsi motor optimal. TMC5130 memberikan sejumlah peningkatan unik melalui integrasi sistem on-chip (SoC) driver dan pengontrol. Misalnya, generator ramp SixPoint di TMC5130 menggunakan fungsi DcStep, CoolStep, dan StallGuard2 untuk mengoptimalkan setiap gerakan motor secara otomatis.
Untuk membantu desainer mulai menggunakan TMC5130, sistem papan evaluasi TMC5130-EVAL (Gambar 1) menyediakan platform perangkat keras yang nyaman dan perangkat lunak evaluasi yang mudah digunakan. Sistem papan evaluasi terdiri dari tiga bagian: jembatan sambungan papan dasar (kiri) yang menghubungkan komputer, papan konektor (tengah) termasuk beberapa titik pengujian, dan papan TMC5130-EVAL (kanan).
Gambar Papan Evaluasi Perangkat Analog TMC5130-EVAL (kanan) dan Beban Motor (paling kanan) (klik untuk memperbesar)
Gambar 1: Papan evaluasi TMC5130-EVAL (sisi kanan) dan beban motor (sisi paling kanan) dikonfigurasi melalui jembatan USB papan dasar (sisi kiri) yang terhubung ke PC dan papan konektor dengan titik pengujian (tengah). Sumber Gambar: Perangkat Analog)
Untuk desainer yang ingin mengembangkan lebih banyak sirkuit mereka sendiri di sekitar kernel berbasis TMC5130, Analog Devices menawarkan panel patch TMC5130A-BOB (Gambar 2, atas). Papan ini menyediakan interkoneksi dasar yang diperlukan untuk pengoperasian dan dikontrol melalui antarmuka SPI. Diagram skematik (Gbr. 2, di bawah) menunjukkan rangkaian paling sederhana yang disediakan oleh fungsi IC TMC5130.
Gambar dan diagram skema Perangkat Analog TMC5130A-BOB (klik untuk memperbesar)
Gambar 2: TMC5130A-BOB (atas) menyediakan metode evaluasi dasar dengan titik koneksi di sepanjang tepinya, bukan konektor terpisah; Diagram skematik (di bawah) menunjukkan rangkaian paling sederhana yang diperlukan agar IC TMC5130 dapat bekerja. Sumber Gambar: Perangkat Analog)
Kit evaluasi TMC5240-EVAL dibuat pada platform TMC5130-EVAL yang telah terbukti untuk menyederhanakan evaluasi motor stepper generasi berikutnya. Ini mengintegrasikan jembatan 36 VH, deteksi arus non-destruktif, dan fungsi kontrol gerakan tingkat lanjut, termasuk generator ramp yang dioptimalkan untuk Jerk dan Pengoperasian StealtChop2 ™ yang sangat senyap, memungkinkan pengaktifan yang lebih cepat, commissioning yang lebih mudah, dan verifikasi yang lebih efisien untuk kinerja motor yang halus dan akurat.