Otomatisasi dan teknologi robotika sangat bergantung pada motor dan terkait kontrol dan driver ICs. semikonduktor yang kompleks ini melampaui kontrol gerakan dasar, dapat menjalankan algoritma canggih,dan menyesuaikan sistem operasi berdasarkan motor, beban, dan prioritas kinerja secara keseluruhan.
Namun, mengatur IC yang kompleks ini dan mengevaluasi kinerja sistem potensial hanya berdasarkan spesifikasi atau simulasi adalah tantangan.dan dapat membawa ketidakpastian selama penyebaranPendekatan pengembangan yang terbaik adalah menggunakan papan evaluasi untuk memungkinkan desain sistem, tata letak, dan pengembangan perangkat lunak berlangsung secara paralel.
Artikel ini berfokus pada tantangan yang dihadapi desainer ketika menggunakan motion control IC, serta peran dewan evaluasi dalam mengatasi tantangan ini.IC khas dan papan evaluasi terkait dari Perangkat Analog diperkenalkan, yang memperpendek waktu yang dibutuhkan untuk peluncuran produk dengan mencapai evaluasi awal dan realistis sambil mengurangi ketidakpastian perangkat keras dan perangkat lunak.
Gambaran umum persyaratan untuk kontrol gerak IC
IC kontrol gerak menyediakan kecerdasan yang diperlukan untuk mengontrol motor dan perangkat daya internal mereka, seperti MOSFET yang menggerakkan gulungan motor.lintasan, kurva gerak, dan efisiensi di bawah modus operasi statis dan dinamis dan kondisi beban, dan untuk menangani gangguan, transisi, dan kesalahan, baik motor dan MOSFET perlu dikelola dengan hati-hati.
Untuk membantu mengatasi tantangan ini, pemasok driver IC menyediakan papan evaluasi.dan evaluasi kinerja dengan melakukan pengujian hardware in the loop (HITL) di bawah kondisi motor dan beban nyataMereka juga memastikan bahwa tata letak fisik dari IC dan sirkuit sekitarnya ditetapkan dengan benar dalam hal distribusi daya, efek parasit,koneksi dan format input/output (I/O)Desainer dapat menggunakan papan evaluasi ini (sebagai papan ukuran menengah, papan cabang dasar (BOB), atau solusi modular) untuk mengevaluasi pengaturan yang berbeda,konfigurasi, dan pilihan untuk menentukan solusi yang paling cocok untuk aplikasi.
IC kontrol motor dan papan evaluasi terkait
Contoh yang baik dari motor kontrol IC adalah TMC5130A-TA-T dari Analog Devices TMC5130 seri.Ini adalah pengendali dan driver motor stepper berkinerja tinggi dengan antarmuka komunikasi serial dan termasuk generator ramp fleksibel untuk penentuan posisi target otomatis.
Pengemudi mengadopsi algoritma helikopter StealthHop canggih, yang memastikan operasi hampir bebas kebisingan, efisiensi tertinggi, dan torsi motor yang optimal.TMC5130 mengintegrasikan beberapa fitur penyempurnaan unik melalui driver dan sistem pengontrol pada integrasi chip (SoC)Sebagai contoh, generator ramp SixPoint di TMC5130 menggunakan fungsi DcStep, CoolStep, dan StallGuard2 untuk secara otomatis mengoptimalkan setiap gerakan motor.
Untuk membantu desainer memulai penggunaan TMC5130 sistem papan evaluasi TMC5130-EVAL (Gambar 1) menyediakan platform perangkat keras yang nyaman dan alat perangkat lunak evaluasi yang ramah pengguna.Sistem dewan evaluasi terdiri dari tiga bagian: jembatan koneksi substrat (kiri) yang terhubung ke komputer, papan konektor (tengah) yang mencakup beberapa titik uji, dan papan TMC5130-EVAL (kanan).
Gambar papan evaluasi Analog Devices TMC5130-EVAL (kanan) dan beban motor (jauh kanan) (klik untuk memperbesar)
Gambar 1:Papan evaluasi TMC5130-EVAL (sisi kanan) dan beban motor (sisi kanan) dikonfigurasi melalui jembatan USB yang terhubung ke substrat PC (sisi kiri) dan papan konektor dengan titik uji (tengah). (Sumber gambar: Perangkat Analog)
Untuk desainer yang ingin mengembangkan lebih banyak sirkuit berdasarkan inti TMC5130, Analog Devices menyediakan papan distribusi TMC5130A-BOB (Gambar 2, atas).Papan ini menyediakan interkoneksi dasar yang diperlukan untuk operasi dan dikendalikan melalui antarmuka SPIDiagram skematis (Gambar 2, bawah) menunjukkan sirkuit paling sederhana yang disediakan untuk mengimplementasikan fungsi TMC5130 IC.
Gambar dan skematik perangkat analog TMC5130A-BOB (klik untuk memperbesar)
Gambar 2: TMC5130A-BOB (atas) menyediakan metode evaluasi dasar, dengan titik koneksi yang diatur di sepanjang tepi alih-alih konektor diskrit;Diagram skematik (di bawah) menunjukkan sirkuit paling sederhana yang diperlukan untuk membuat TMC5130 IC bekerja. (Sumber gambar: Perangkat Analog)
Kit evaluasi TMC5240-EVAL dibangun di atas platform TMC5130-EVAL yang matang, yang bertujuan untuk menyederhanakan evaluasi motor listrik generasi berikutnya.deteksi arus tidak merusak, dan fungsi kontrol gerak canggih, termasuk Jerk dioptimalkan generator ramp dan ultra tenang StealthShop2 TM Operasi memungkinkan lebih cepat start-up, lebih mudah debugging,dan verifikasi yang lebih efisien dari kinerja motor yang lancar dan tepat.
Teknologi kontrol canggih menghilangkan kebutuhan akan sensor umpan balik
Kontrol berorientasi lapangan (FOC), juga dikenal sebagai kontrol vektor adalah metode yang semakin populer untuk mengontrol beberapa motor karena dalam banyak kasus,itu menghilangkan kebutuhan untuk sensor umpan balik seperti encoder atau sensor efek Hall dan biaya dan ukuran yang terkait.Kompromi utama antara teknologi FOC dan non-FOC adalah bahwa FOC membutuhkan eksekusi real-time dari sejumlah besar perhitungan presisi tinggi dan operasi matriks.
IC pengontrol motor TMC4671-LA dari Analog Devices dirancang khusus untuk FOC, dengan algoritma tertanam dan mesin khusus yang mampu melakukan perhitungan kompleks yang diperlukan.Ini servo controller untuk DC, DC tanpa sikat (BLDC), dan motor stepper menyediakan kontrol torsi melalui FOC dan kontrol kecepatan dan posisi melalui kontrol kaskade.
TMC4671-A mendukung tautan SPI dan UART dan dapat melakukan komunikasi dasar dengan unit mikrokontroler pemantauan low-end (MCU).termasuk ADC terintegrasi, antarmuka sensor posisi untuk umpan balik opsional, interpolator posisi, dll, menyediakan kontroler servo fungsional penuh untuk berbagai aplikasi servo.
Papan evaluasi TMC4671-EVAL (Gambar 3) untuk TMC4671-A menyederhanakan proses konfigurasi parameter FOC yang diperlukan dan evaluasi kinerja motor di bawah skema kontrol lanjutan ini.Para desainer menghubungkan TMC4671-EVAL ke jembatan koneksi, substrat terkait, dan tahap daya independen. pengaturan ini memungkinkan untuk konfigurasi yang mudah dari kontroler integral proporsional (PI) dan skema umpan balik,dan mendukung operasi motor dalam posisi standar, kecepatan, dan mode kontrol torsi.