ใช้บอร์ดประเมินผลเพื่อเร่งการพัฒนาตัวขับมอเตอร์และปรับผลลัพธ์ให้เหมาะสม

เทคโนโลยีอัตโนมัติและหุ่นยนต์พึ่งพากับมอเตอร์ และคอนโทรลและไดรเวอร์ IC ที่เกี่ยวข้องและปรับการทํางานของระบบโดยใกล้ชิด, ความจุและความสําคัญของผลประกอบการทั่วไป

อย่างไรก็ตาม การจัดตั้ง ICs ที่ซับซ้อนเหล่านี้และการประเมินผลการทํางานของระบบที่เป็นไปได้ โดยพึ่งพากลักษณะหรือการจําลองเป็นเรื่องที่ท้าทายและอาจนํามาซึ่งความไม่แน่นอนระหว่างการจัดจําหน่ายแนวทางการพัฒนาที่ดีที่สุดคือการใช้คณะกรรมการประเมินเพื่อให้การออกแบบระบบ การวางแผนและการพัฒนาโปรแกรมดําเนินการพร้อมกัน

บทความนี้เน้นโจทย์ที่นักออกแบบเผชิญกับการใช้ IC การควบคุมการเคลื่อนไหว รวมถึงบทบาทของคณะกรรมการประเมินในการแก้ปัญหาเหล่านี้ICs แบบและบอร์ดการประเมินที่เกี่ยวข้องจากอุปกรณ์ Analog ได้นํามาซึ่งทําให้เวลาในการเปิดตัวผลิตภัณฑ์สั้นลง โดยการประเมินผลในระยะแรกและเป็นจริง โดยการลดความไม่แน่นอนเกี่ยวกับฮาร์ดแวร์และโปรแกรม

ภาพรวมของความต้องการสําหรับ IC การควบคุมการเคลื่อนไหว
IC การควบคุมการเคลื่อนไหวให้ความรู้ที่จําเป็นในการควบคุมมอเตอร์และอุปกรณ์พลังงานภายใน เช่น MOSFET ที่ขับเคลื่อนวงกลมของมอเตอร์เส้นทาง, กุ้งการเคลื่อนไหว, และประสิทธิภาพภายใต้สภาพการทํางานแบบสแตตติกและไดนามิคและสภาพภาระ, และการจัดการกับความรบกวน, transients, และความผิดพลาด, ทั้งมอเตอร์และ MOSFETs ต้องถูกจัดการอย่างละเอียด.

เพื่อช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ ซัพพลายเออร์ driver IC ให้คณะกรรมการการประเมิน คณะกรรมการการประเมินเหล่านี้ทําให้การตั้งค่าฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์และการประเมินผลการทํางานโดยการดําเนินการทดสอบฮาร์ดแวร์ในวงจร (HITL) ภายใต้สภาพของมอเตอร์จริงและภาระจริงพวกเขายังทําให้แน่ใจว่าการวางแผนทางกายภาพของ IC และวงจรรอบ ๆ ของมันถูกต้องกําหนดในแง่ของการกระจายพลังงานการเชื่อมต่อและรูปแบบของ input/output (I/O)ผู้ออกแบบสามารถใช้บอร์ดการประเมินเหล่านี้ (เป็นบอร์ดขนาดกลาง, บอร์ดสาขาพื้นฐาน (BOBs) หรือวิธีแก้ไขแบบโมดูล) เพื่อประเมินการตั้งค่าที่แตกต่างกันการจัดตั้ง, และตัวเลือกในการกําหนดทางออกที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการใช้งาน

IC การควบคุมมอเตอร์และบอร์ดการประเมินที่เกี่ยวข้อง
ตัวอย่างดีของ IC การควบคุมมอเตอร์คือ TMC5130A-TA-T จาก Analog Devices TMC5130 ซีรีส์มันคือเครื่องควบคุมมอเตอร์ขั้นตอนที่มีประสิทธิภาพสูงและตัวขับที่มีอินเตอร์เฟซการสื่อสารลําดับและรวมถึงเครื่องกําเนิดพานที่ยืดหยุ่นสําหรับการตั้งตําแหน่งเป้าหมายอัตโนมัติ.

คนขับใช้อัลการิทึมฮีโปเปอร์ StealthHop ที่มีความทันสมัย ซึ่งทําให้การทํางานที่ไม่มีเสียงดังมากที่สุด มีประสิทธิภาพสูงสุด และแรงหมุนยนต์ที่ดีที่สุดTMC5130 รวมหลายลักษณะการปรับปรุงที่โดดเด่น ผ่านการบูรณาการของ Driver and Controller System on Chip (SoC)ตัวอย่างเช่น เครื่องกําเนิดพาน SixPoint ใน TMC5130 ใช้ฟังก์ชัน DcStep, CoolStep และ StallGuard2 เพื่อปรับปรุงการเคลื่อนไหวของมอเตอร์แต่ละตัวโดยอัตโนมัติ

เพื่อช่วยเหลือนักออกแบบในการเริ่มใช้ TMC5130, ระบบบอร์ดการประเมิน TMC5130-EVAL (รูป 1) ให้บริการแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ที่สะดวกและเครื่องมือโปรแกรมการประเมินที่สะดวกต่อผู้ใช้ระบบคณะกรรมการประเมินประกอบด้วย 3 ส่วน: สะพานเชื่อมต่อสับสราท (ซ้าย) ที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์, บอร์ดเชื่อมต่อ (กลาง) ที่รวมจุดทดสอบหลายจุด และบอร์ด TMC5130-EVAL (ขวา)

รูปภาพของแผ่นการประเมินอุปกรณ์แอนาล็อก TMC5130-EVAL (ขวา) และภาระของมอเตอร์ (ขวาสุด) (คลิกเพื่อขยาย)
รูปที่ 1:บอร์ดการประเมิน TMC5130-EVAL (ด้านขวา) และภาระของมอเตอร์ (ด้านขวาสุด) ถูกตั้งค่าผ่าน USB bridge เชื่อมต่อกับพื้นฐาน PC (ด้านซ้าย) และบอร์ดเชื่อมต่อที่มีจุดทดสอบ (กลาง). (แหล่งภาพ: Analog Devices)

สําหรับนักออกแบบที่ต้องการพัฒนาวงจรเพิ่มเติมที่ใช้เนื้อหา TMC5130 Analog Devices จําหน่ายแผ่นกระจาย TMC5130A-BOB (รูป 2 บน)บอร์ดนี้ให้การเชื่อมโยงพื้นฐานที่จําเป็นสําหรับการทํางานและถูกควบคุมผ่านอินเตอร์เฟซ SPIภาพแผนภาพ (รูป 2 ด้านล่าง) แสดงวงจรที่เรียบง่ายที่สุดที่ให้บริการสําหรับการดําเนินงาน TMC5130 IC

ภาพและแผนภาพของอุปกรณ์แบบแอนาล็อก TMC5130A-BOB (คลิกเพื่อขยาย)
รูปที่ 2: TMC5130A-BOB (ด้านบน) ให้วิธีการประเมินพื้นฐาน โดยจุดเชื่อมตั้งตามขอบแทนจุดเชื่อมแยกรูปแผนภาพ (ด้านล่าง) แสดงวงจรที่เรียบง่ายที่สุดที่จําเป็นต้องทํา TMC5130 IC การทํางาน. (แหล่งภาพ: Analog Devices)

ชุดการประเมิน TMC5240-EVAL ถูกสร้างขึ้นบนแพลตฟอร์ม TMC5130-EVAL ที่มีความชํานาญ เพื่อเป้าหมายการปรับปรุงการประเมินของมอเตอร์ไฟฟ้ารุ่นใหม่การตรวจจับกระแสไฟฟ้าที่ไม่ทําลาย, และฟังก์ชันการควบคุมการเคลื่อนไหวที่ก้าวหน้า, รวมถึงเจอร์ก์ Optimized เครื่องกําเนิดพานและ Ultra เงียบ StealthShop2 TM การทํางานสามารถเริ่มต้นที่เร็วขึ้น, การแก้ไขข้อผิดพลาดง่ายกว่า,และการตรวจสอบที่ประสิทธิภาพมากขึ้น ของการทํางานของมอเตอร์เรียบร้อยและแม่นยํา.

เทคโนโลยีการควบคุมที่ทันสมัย ทําให้ไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์การตอบสนอง
การควบคุมแบบมุ่งหน้าสนาม (FOC) หรือที่รู้จักกันในชื่อการควบคุมแบบเวกเตอร์ เป็นวิธีการที่ได้รับความนิยมมากขึ้นในการควบคุมมอเตอร์หลายตัว เพราะในหลายกรณีมันกําจัดความจําเป็นของเซ็นเซอร์การตอบสนอง เช่น เครื่อง Encoder หรือเซ็นเซอร์อัตราฮอลล์ และค่าใช้จ่ายและขนาดที่เกี่ยวข้องความเสี่ยงหลักระหว่างเทคโนโลยี FOC และเทคโนโลยีที่ไม่ใช่ FOC คือ FOC ต้องการการดําเนินการในเวลาจริงของจํานวนมากของการคํานวณความละเอียดสูงและการประกอบการเมทริกซ์

TMC4671-LA เครื่องควบคุมมอเตอร์ IC จาก Analog Devices ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสําหรับ FOC โดยมีอัลการิทึมที่ฝังไว้และเครื่องยนต์พิเศษที่สามารถดําเนินการคํานวณที่ซับซ้อนที่ต้องการเครื่องควบคุม servo นี้สําหรับ DC, brushless DC (BLDC) และมอเตอร์สเตปเปอร์ให้บริการควบคุมทอร์คผ่าน FOC และควบคุมความเร็วและตําแหน่งผ่านการควบคุม cascade

TMC4671-A รองรับการเชื่อมโยง SPI และ UART และสามารถดําเนินการสื่อสารพื้นฐานกับหน่วยควบคุมขนาดเล็กระดับต่ํา (MCU)รวมถึง ADC ที่บูรณะ, อินเตอร์เฟซเซ็นเซอร์ตําแหน่งสําหรับการตอบสนองทางเลือก, อินเตอร์โพเลเตอร์ตําแหน่ง, ฯลฯ, ส่งผลให้มีการควบคุม servo ที่ทํางานได้อย่างเต็มที่สําหรับการใช้งาน servo ที่หลากหลาย

บอร์ดการประเมิน TMC4671-EVAL (รูป 3) สําหรับ TMC4671-A ทําให้กระบวนการในการตั้งค่าปริมาตร FOC ที่ต้องการและการประเมินผลการทํางานของมอเตอร์ภายใต้แผนควบคุมที่พัฒนานี้ง่ายขึ้นผู้ออกแบบเชื่อม TMC4671-EVAL กับสะพานเชื่อม, พื้นที่ที่เกี่ยวข้อง, และระยะพลังงานอิสระ การตั้งค่านี้ทําให้การตั้งค่าของตัวควบคุมอินทิกรัลสัดส่วน (PI) และแผนการตอบสนองง่ายและรองรับการทํางานของมอเตอร์ในตําแหน่งมาตรฐาน, ระบบควบคุมความเร็วและทอร์ค