La automatización y la tecnología robótica dependen en gran medida de los motores y sus conexiones de control y controlador.y ajustar estrechamente el funcionamiento del sistema basado en el motor, carga y prioridades generales de rendimiento.
Sin embargo, es difícil configurar estos circuitos integrados complejos y evaluar el rendimiento potencial del sistema basándose únicamente en especificaciones o simulaciones.y puede traer incertidumbre durante la implementaciónEl mejor enfoque de desarrollo es utilizar tableros de evaluación para permitir que el diseño del sistema, el diseño y el desarrollo de software se desarrollen en paralelo.
Este artículo se centra en los desafíos a los que se enfrentan los diseñadores al utilizar ICs de control de movimiento, así como el papel de los paneles de evaluación para abordar estos desafíos.se introdujeron circuitos integrados típicos y tableros de evaluación relacionados de dispositivos analógicos, que acortó el tiempo necesario para el lanzamiento del producto al lograr evaluaciones tempranas y realistas al tiempo que reducía las incertidumbres de hardware y software.
Resumen de los requisitos para los circuitos integrados de control de movimiento
El IC de control de movimiento proporciona la inteligencia requerida para controlar motores y sus dispositivos de potencia interna, como los MOSFET que impulsan los devanados del motor.trayectoria, la curva de movimiento y la eficiencia bajo modos de funcionamiento estáticos y dinámicos y condiciones de carga, y para manejar perturbaciones, transientes y fallas, tanto los motores como los MOSFET deben administrarse cuidadosamente.
Para ayudar a abordar estos desafíos, los proveedores de circuitos integrados de controladores proporcionan tableros de evaluación.y evaluación del rendimiento mediante la realización de pruebas de hardware en bucle (HITL) en condiciones reales de motor y carga realTambién se aseguran de que la disposición física del IC y sus circuitos circundantes esté debidamente establecida en términos de distribución de energía, efectos parasitarios,conexiones y formatos de entrada/salida (E/S)Los diseñadores pueden utilizar estos tableros de evaluación (como tableros de tamaño medio, tableros de rama básica (BOB) o soluciones modulares) para evaluar diferentes configuraciones,configuraciones, y opciones para determinar la solución más adecuada para la aplicación.
IC de control del motor y tablero de evaluación relacionado
Un buen ejemplo de un circuito integrado de control de motor es el TMC5130A-TA-T de la serie Analog Devices TMC5130.Es un controlador y controlador de motor paso a paso de alto rendimiento con una interfaz de comunicación en serie e incluye un generador de rampa flexible para el posicionamiento automático del objetivo.
El conductor adopta un avanzado algoritmo de helicóptero StealthHop, que asegura un funcionamiento casi libre de ruido, máxima eficiencia y par óptimo del motor.TMC5130 integra múltiples características únicas de mejora a través de la integración de controlador y controlador en sistema en chip (SoC)Por ejemplo, el generador de rampa SixPoint en TMC5130 utiliza las funciones DcStep, CoolStep y StallGuard2 para optimizar automáticamente cada movimiento del motor.
Para ayudar a los diseñadores a comenzar a utilizar TMC5130, el sistema de tableros de evaluación TMC5130-EVAL (figura 1) proporciona una plataforma de hardware conveniente y herramientas de software de evaluación fáciles de usar.El sistema de los comités de evaluación consta de tres partes:: el puente de conexión del sustrato (izquierda) que se conecta al ordenador, la placa de conexión (centro) que incluye múltiples puntos de ensayo y la placa TMC5130-EVAL (derecha).
Imagen del tablero de evaluación de los dispositivos analógicos TMC5130-EVAL (derecha) y la carga del motor (extrema derecha) (haga clic para agrandar)
Figura 1:La placa de evaluación TMC5130-EVAL (lado derecho) y la carga del motor (lado extremo derecho) se configuran a través de un puente USB conectado al sustrato del PC (lado izquierdo) y una placa de conexión con puntos de ensayo (centro). (Fuente de imagen: Dispositivos analógicos)
Para los diseñadores que deseen desarrollar más circuitos basados en el núcleo TMC5130, Analog Devices proporciona la placa de distribución TMC5130A-BOB (Figura 2, superior).Esta placa proporciona las interconexiones básicas necesarias para el funcionamiento y se controla a través de la interfaz SPIEl diagrama esquemático (Figura 2, abajo) muestra el circuito más simple previsto para la implementación de la función IC TMC5130.
Imagen y esquema de los dispositivos analógicos TMC5130A-BOB (clic para agrandar)
Figura 2: TMC5130A-BOB (arriba) proporciona un método básico de evaluación, con puntos de conexión situados a lo largo de sus bordes en lugar de conectores discretos.El diagrama esquemático (abajo) muestra el circuito más simple requerido para hacer que el TMC5130 IC funcione. (Fuente de imagen: Dispositivos analógicos)
El kit de evaluación TMC5240-EVAL está basado en la plataforma TMC5130-EVAL madura, con el objetivo de simplificar la evaluación del motor eléctrico de próxima generación.Detección de corriente no destructiva, y funciones avanzadas de control de movimiento, incluyendo el generador de rampa Jerk optimizado y la operación ultra silenciosa StealthShop2 TM permite un arranque más rápido, una depuración más fácil,y una verificación más eficiente del rendimiento del motor sin problemas y preciso.
La tecnología de control avanzada elimina la necesidad de sensores de retroalimentación
El control orientado al campo (FOC), también conocido como control vectorial, es un método cada vez más popular para controlar múltiples motores porque en muchos casos,Elimina la necesidad de sensores de retroalimentación como los codificadores o los sensores de efecto Hall y sus costes y tamaños asociados.El principal compromiso entre las tecnologías FOC y no FOC es que FOC requiere la ejecución en tiempo real de un gran número de cálculos de alta precisión y operaciones de matriz.
El controlador de motor TMC4671-LA de Analog Devices está diseñado específicamente para FOC, con algoritmos integrados y motores dedicados capaces de realizar los cálculos complejos requeridos.Este servo controlador para DC, DC sin escobillas (BLDC), y los motores paso a paso proporcionan el control del par a través de FOC y el control de velocidad y posición a través del control de cascada.
TMC4671-A admite enlaces SPI y UART y puede realizar comunicación básica con unidades de microcontrolador de monitoreo de gama baja (MCU).incluido el ADC integrado, interfaz de sensor de posición para retroalimentación opcional, interpolador de posición, etc., proporcionando un controlador de servo totalmente funcional para una amplia gama de aplicaciones de servo.
El tablero de evaluación TMC4671-EVAL (figura 3) para TMC4671-A simplifica el proceso de configuración de los parámetros de FOC requeridos y la evaluación del rendimiento del motor en virtud de este esquema de control avanzado.Los diseñadores conectaron TMC4671-EVAL al puente de conexiónEsta configuración permite una fácil configuración de los controladores de integrales proporcionales (PI) y los esquemas de retroalimentación,y soporta el funcionamiento del motor en posición estándar, velocidad y modos de control de par.