از تابلوی ارزیابی برای سرعت بخشیدن به توسعه محرک موتور و بهینه سازی نتایج استفاده کنید

تکنولوژی اتوماسیون و رباتیک به شدت به موتورها و کنترل های مربوطه و IC های راننده وابسته است. این نیمه هادی های پیچیده فراتر از کنترل حرکتی پایه هستند، می توانند الگوریتم های پیشرفته را اجرا کنند،و از نزدیک تنظیم عملکرد سیستم بر اساس موتور، بار و اولویت های عملکرد کلی.

با این حال، تنظیم این IC های پیچیده و ارزیابی عملکرد سیستم بالقوه تنها بر اساس مشخصات یا شبیه سازی چالش برانگیز است.و ممکن است عدم اطمینان را در طول انتشار ایجاد کندبهترین رویکرد توسعه استفاده از هیئت مدیره ارزیابی است تا طراحی سیستم، طرح بندی و توسعه نرم افزار به طور موازی ادامه یابد.

این مقاله بر چالش هایی که طراحان هنگام استفاده از IC های کنترل حرکت با آن مواجه می شوند و همچنین نقش هیئت های ارزیابی در رسیدگی به این چالش ها تمرکز دارد.IC های معمولی و تخته های ارزیابی مربوطه از دستگاه های آنالوگ معرفی شدند.، که زمان مورد نیاز برای راه اندازی محصول را با دستیابی به ارزیابی های زودهنگام و واقع بینانه در حالی که عدم قطعیت سخت افزاری و نرم افزاری را کاهش می دهد، کاهش می دهد.

خلاصه ای از الزامات برای کنترل حرکت IC
IC کنترل حرکت اطلاعات مورد نیاز برای کنترل موتورها و دستگاه های قدرت داخلی آنها مانند MOSFET ها را فراهم می کند.مسیر، منحنی حرکت، و بهره وری در حالت های عملیاتی ثابت و پویا و شرایط بار، و برای رسیدگی به اختلالات، گذرا و نقص ها، هر دو موتور و MOSFET ها باید با دقت مدیریت شوند.

برای کمک به مقابله با این چالش ها، تامین کنندگان IC درایور ها تخته های ارزیابی را ارائه می دهند. این تخته های ارزیابی تنظیمات سخت افزاری و نرم افزاری، بهینه سازی،و ارزیابی عملکرد با انجام تست سخت افزار در حلقه (HITL) در شرایط واقعی موتور و بار واقعیآنها همچنین اطمینان حاصل می کنند که طرح فیزیکی IC و مدارهای اطراف آن به درستی از نظر توزیع قدرت، اثرات انگل،اتصال و فرمت های ورودی/خرید (I/O)طرح سازان می توانند از این تخته های ارزیابی (به عنوان تخته های متوسط، تخته های شاخه های اساسی (BOB) یا راه حل های ماژولار) برای ارزیابی تنظیمات مختلف استفاده کنند.پیکربندی، و گزینه هایی برای تعیین مناسب ترین راه حل برای درخواست.

IC کنترل موتور و هیئت ارزیابی مربوطه
یک مثال خوب از یک IC کنترل موتور TMC5130A-TA-T از مجموعه دستگاه های آنالوگ TMC5130 است.این یک کنترل کننده موتور مرحله ای با عملکرد بالا و راننده با یک رابط ارتباطی سریالی است و شامل یک ژنراتور رمپ انعطاف پذیر برای موقعیت مکانی خودکار هدف است.

راننده الگوریتم پیشرفته هلیکوپتر StealthHop را اتخاذ می کند، که عملیاتی تقریبا بدون سر و صدا، بیشترین کارایی و چرخش موتور بهینه را تضمین می کند.TMC5130 از طریق یکپارچه سازی سیستم راننده و کنترل کننده بر روی تراشه (SoC) چندین ویژگی پیشرفته منحصر به فرد را ادغام می کندبه عنوان مثال، ژنراتور رمپ SixPoint در TMC5130 از عملکردهای DcStep، CoolStep و StallGuard2 برای بهینه سازی خودکار هر حرکت موتور استفاده می کند.

برای کمک به طراحان در شروع استفاده از TMC5130, سیستم تخته ارزیابی TMC5130-EVAL (شکل 1) یک پلت فرم سخت افزاری مناسب و ابزارهای نرم افزاری ارزیابی کاربر پسند را فراهم می کند.سیستم هیئت ارزیابی شامل سه بخش است:: پل اتصال بستر (چپ) که به کامپیوتر متصل می شود، صفحه اتصال (وسط) که شامل چندین نقطه آزمایش است و صفحه TMC5130-EVAL (راست).

تصویر هیئت ارزیابی دستگاه های آنالوگ TMC5130-EVAL (راست) و بار موتور (در انتهای راست) (برای بزرگ کردن کلیک کنید)
شکل ۱:صفحه ارزیابی TMC5130-EVAL (بسته راست) و بار موتور (بسته راست) از طریق یک پل USB متصل به بستر PC (بسته چپ) و یک صفحه اتصال با نقاط آزمایش (وسط) پیکربندی می شوند. (منبع تصویر: دستگاه های آنالوگ)

برای طراحان که مایل به توسعه مدارهای بیشتری بر اساس هسته TMC5130 هستند، دستگاه های آنالوگ تخته توزیع TMC5130A-BOB را ارائه می دهند (شکل 2، بالا).این صفحه فراهم می کند ارتباط متقابل اساسی مورد نیاز برای کار و از طریق رابط SPI کنترل می شودنمودار طرحی (شکل 2، پایین) ساده ترین مدار ارائه شده برای اجرای عملکرد IC TMC5130 را نشان می دهد.

تصویر و طرح دستگاه های آنالوگ TMC5130A-BOB (برای بزرگ کردن کلیک کنید)
شکل 2: TMC5130A-BOB (بالا) یک روش ارزیابی اساسی را ارائه می دهد، با نقاط اتصال در امتداد لبه های آن به جای کانکتورهای جداگانه قرار داده شده است.نمودار طرحی (در زیر) ساده ترین مدار مورد نیاز برای ساخت TMC5130 IC کار را نشان می دهد. (منبع تصویر: دستگاه های آنالوگ)

کیت ارزیابی TMC5240-EVAL بر اساس پلت فرم بالغ TMC5130-EVAL ساخته شده است و هدف آن ساده سازی ارزیابی موتور الکتریکی نسل بعدی است.تشخیص جریان غیر مخرب، و توابع کنترل حرکتی پیشرفته، از جمله ژنراتور رمپ بهینه شده Jerk و کار بسیار آرام StealthShop2 TM امکان شروع سریعتر، اشکال زدایی آسان تر،و بررسی کارآمدتر عملکرد حرکتی صاف و دقیق.

تکنولوژی کنترل پیشرفته نیاز به سنسورهای بازخورد را از بین می برد
کنترل میدان گرا (FOC) ، که به عنوان کنترل بردار نیز شناخته می شود، یک روش محبوب برای کنترل موتورهای متعدد است زیرا در بسیاری از موارد،این نیاز به سنسورهای بازخورد مانند انکودرها یا سنسورهای اثر هال و هزینه ها و اندازه های مرتبط با آنها را از بین می برد.سازش اصلی بین فن آوری های FOC و غیر FOC این است که FOC نیاز به اجرای زمان واقعی تعداد زیادی از محاسبات و عملیات ماتریس با دقت بالا دارد.

IC کنترل کننده موتور TMC4671-LA از دستگاه های آنالوگ به طور خاص برای FOC طراحی شده است، با الگوریتم های جاسازی شده و موتورهای اختصاصی قادر به انجام محاسبات پیچیده مورد نیاز است.این کنترل کننده سرو برای DC، DC بدون برس (BLDC) ، و موتورهای مرحله ای کنترل گشتاور را از طریق FOC و کنترل سرعت و موقعیت از طریق کنترل آبشار فراهم می کند.

TMC4671-A از پیوندهای SPI و UART پشتیبانی می کند و می تواند ارتباطات اساسی را با واحدهای میکروکنترلر نظارت پایین (MCU) انجام دهد.از جمله ADC یکپارچه، رابط سنسور موقعیت برای بازخورد اختیاری، مداخله کننده موقعیت و غیره، ارائه یک کنترل کننده سرو کاملا کاربردی برای طیف گسترده ای از کاربردهای سرو.

تخته ارزیابی TMC4671-EVAL (شکل 3) برای TMC4671-A فرآیند پیکربندی پارامترهای مورد نیاز FOC و ارزیابی عملکرد موتور را تحت این طرح کنترل پیشرفته ساده می کند.طراحان TMC4671-EVAL را به پل اتصال متصل کردند، بستر مرتبط و مرحله قدرت مستقل. این تنظیمات اجازه می دهد تا برای پیکربندی آسان کنترل کننده های یکپارچه متناسب (PI) و طرح های بازخورد،و پشتیبانی از کار موتور در موقعیت استانداردحالت های کنترل سرعت و گشتاور