La technologie de l'automatisation et de la robotique repose fortement sur les moteurs et leurs circuits intégrés de commande et de pilotage.et régler étroitement le fonctionnement du système basé sur le moteur, la charge et les priorités globales de performance.
Cependant, la mise en place de ces circuits intégrés complexes et l'évaluation des performances potentielles du système basées uniquement sur des spécifications ou des simulations sont difficiles.et peut entraîner des incertitudes pendant le déploiementLa meilleure approche de développement est d'utiliser des tableaux d'évaluation pour permettre la conception, la mise en page et le développement de logiciels du système de procéder en parallèle.
Cet article se concentre sur les défis auxquels sont confrontés les concepteurs lors de l'utilisation de circuits intégrés de commande de mouvement, ainsi que sur le rôle des conseils d'évaluation dans la résolution de ces défis.Des circuits intégrés typiques et des tableaux d'évaluation connexes des appareils analogiques ont été introduits., qui a réduit le temps nécessaire au lancement du produit en réalisant des évaluations précoces et réalistes tout en réduisant les incertitudes en matière de matériel et de logiciels.
Vue d'ensemble des prescriptions relatives aux circuits intégrés de commande du mouvement
Le circuit intégré de commande de mouvement fournit l'intelligence nécessaire pour contrôler les moteurs et leurs dispositifs d'alimentation internes, tels que les MOSFET qui entraînent les enroulements du moteur.la trajectoirePour gérer les perturbations, les transitoires et les défauts, les moteurs et les MOSFET doivent être soigneusement gérés.
Pour aider à relever ces défis, les fournisseurs de circuits intégrés de pilotes fournissent des tableaux d'évaluation.et évaluation des performances en effectuant des essais de matériel en boucle (HITL) dans des conditions réelles de moteur et de charge réelleIls s'assurent également que la disposition physique du CI et de ses circuits environnants est correctement établie en termes de distribution d'énergie, d'effets parasitaires,connexions et formats d'entrée/sortie (E/S)Les concepteurs peuvent utiliser ces tableaux d'évaluation (comme des tableaux de taille moyenne, des tableaux de branche de base (BOB) ou des solutions modulaires) pour évaluer différents paramètres,configurations, et des options pour déterminer la solution la plus appropriée pour l'application.
IC de commande moteur et tableau d'évaluation connexe
Un bon exemple d'un circuit intégré de commande de moteur est le TMC5130A-TA-T de la série Analog Devices TMC5130.Il s'agit d'un contrôleur et d'un pilote de moteur pas à pas haute performance avec une interface de communication en série et comprend un générateur de rampe flexible pour le positionnement automatique de la cible.
Le conducteur adopte un algorithme d'hélicoptère StealthHop avancé, qui assure un fonctionnement presque sans bruit, une efficacité maximale et un couple moteur optimal.Le TMC5130 intègre plusieurs fonctionnalités d'amélioration uniques grâce à l'intégration du système de pilote et de contrôleur sur puce (SoC)Par exemple, le générateur de rampe SixPoint du TMC5130 utilise les fonctions DcStep, CoolStep et StallGuard2 pour optimiser automatiquement chaque mouvement du moteur.
Pour aider les concepteurs à commencer à utiliser le TMC5130, le système de tableau d'évaluation TMC5130-EVAL (figure 1) fournit une plate-forme matérielle pratique et des outils logiciels d'évaluation conviviaux.Le système des commissions d'évaluation est composé de trois parties:: le pont de connexion du substrat (à gauche) qui se connecte à l'ordinateur, la carte de connexion (au milieu) qui comprend plusieurs points d'essai et la carte TMC5130-EVAL (à droite).
Image du tableau d'évaluation des appareils analogiques TMC5130-EVAL (à droite) et de la charge du moteur (à l'extrême droite) (cliquez pour agrandir)
Figure 1:Le tableau d'évaluation TMC5130-EVAL (côté droit) et la charge du moteur (côté extrême droit) sont configurés à travers un pont USB connecté au substrat du PC (côté gauche) et un tableau de connexion avec des points d'essai (au milieu). (Source d'image: Dispositifs analogiques)
Pour les concepteurs qui souhaitent développer plus de circuits basés sur le noyau TMC5130, Analog Devices fournit la carte de distribution TMC5130A-BOB (figure 2, en haut).Cette carte fournit les interconnexions de base nécessaires au fonctionnement et est contrôlée par l'interface SPILe schéma schématique (figure 2, bas) montre le circuit le plus simple prévu pour la mise en œuvre de la fonction IC TMC5130.
Image et schéma des appareils analogiques TMC5130A-BOB (cliquez pour agrandir)
Figure 2: TMC5130A-BOB (en haut) fournit une méthode d'évaluation de base, avec des points de connexion situés le long de ses bords au lieu de connecteurs discrets;Le schéma schématique (ci-dessous) montre le circuit le plus simple nécessaire pour faire fonctionner le TMC5130 IC. (Source d'image: Dispositifs analogiques)
Le kit d'évaluation TMC5240-EVAL est construit sur la plateforme mature TMC5130-EVAL, visant à simplifier l'évaluation du moteur électrique de nouvelle génération.détection du courant non destructeur, et des fonctions de contrôle de mouvement avancées, y compris le générateur de rampe optimisé Jerk et l'opération StealthShop2 TM ultra silencieuse permettant un démarrage plus rapide, un débogage plus facile,et une vérification plus efficace des performances motrices.
La technologie de contrôle avancée élimine le besoin de capteurs de rétroaction
Le contrôle orienté champ (FOC), également connu sous le nom de contrôle vectoriel, est une méthode de plus en plus populaire pour contrôler plusieurs moteurs, car dans de nombreux cas,Il élimine le besoin de capteurs de rétroaction tels que les codeurs ou les capteurs à effet Hall et leurs coûts et tailles associés.Le principal compromis entre les technologies FOC et non FOC est que FOC nécessite l'exécution en temps réel d'un grand nombre de calculs et d'opérations matricielles de haute précision.
Le contrôleur de moteur TMC4671-LA de Analog Devices est spécialement conçu pour le FOC, avec des algorithmes intégrés et des moteurs dédiés capables d'effectuer les calculs complexes requis.Ce servo-contrôleur pour DC, DC sans balai (BLDC), et les moteurs pas à pas assurent le contrôle du couple par FOC et le contrôle de la vitesse et de la position par contrôle en cascade.
Le TMC4671-A prend en charge les liens SPI et UART et peut effectuer une communication de base avec les unités de microcontrôleurs de surveillance bas de gamme (MCU).y compris l'ADC intégré, interface de capteur de position pour rétroaction optionnelle, interpolateur de position, etc., fournissant un contrôleur servo entièrement fonctionnel pour un large éventail d'applications de servo.
Le tableau d'évaluation TMC4671-EVAL (figure 3) pour TMC4671-A simplifie le processus de configuration des paramètres de COF requis et d'évaluation des performances moteurs dans le cadre de ce système de contrôle avancé.Les concepteurs ont connecté le TMC4671-EVAL au pont de connexionCette configuration permet une configuration facile des contrôleurs intégraux proportionnels (PI) et des systèmes de rétroaction,et prend en charge le fonctionnement du moteur en position standard, les modes de régulation du régime et du couple.