Com fer que les MCU innovadores aconsegueixin un control motoritzat eficient energèticament
La contribució dels motors elèctrics al consum d'energia és propera al 50% als Estats Units, de manera que reduir el consum d'energia del motor pot millorar eficaçment l'eficiència energètica, i l'ús de la tecnologia avançada de microcontroladors (MCU) per aconseguir el control del motor és un mètode eficaç. En aquest article es presenten les últimes novetats en la tecnologia de control MCU del motor i les seves aplicacions.
Un dels objectius principals per reduir el consum d'energia és el motor, que consumeix al voltant del 50% del consum energètic total dels EUA. Es pot trobar més de 50 motors a la llar, generalment de 70 a 80. En el camp industrial, el control automàtic de la fàbrica també és àmpliament utilitzat.
Avui, els desenvolupaments recents de la tecnologia MCU permeten als motors operar de forma més eficient a un cost menor. En alguns mercats, això accelera la transició del control electromecànic al control electrònic, permetent un control motor de velocitat variable per optimitzar l'eficiència del motor i reduir el cost de totes les aplicacions a nivell de dispositiu.
Control motor MC sense barres sense motor de baix cost
En comparació amb els motors raspallats que sovint s'utilitzen en el control del motor, els motors DC (BLDC) sense conductors controlats per MCU eliminen els mecanismes d'arrossegament i desgast, de manera que la vida del motor està essencialment limitada per la vida del rodament. A més, els avantatges dels sistemes motors BLDC basats en MCU inclouen una alta eficiència, alta relació de parell-inèrcia, major rendiment de velocitat, baix soroll, millor eficiència tèrmica i característiques més baixes d'EMI.
L'ús de MCUs de 8 bits dissenyats específicament per a la producció massiva de control del motor és un mètode molt baix de costos per resoldre problemes de control digital del motor. Amb fins a 10 MIPS de maquinari específic de control de rendiment i moviment (incloent PWM de 14 bits alineats al centre, un mòdul de retroalimentació de moviment i un ADC d'alta velocitat), les aplicacions que anteriorment requereixen processadors costosos ara es poden fer servir a baix cost MCU de 8 bits.
El microcontrolador de 8 bits impulsa una unitat de freqüència variable ACIM trifàsica.
El control PWM trifàsic en alguns MCUs, com el PIC18F4431, pot proporcionar els tres controls BLDC al maquinari, minimitzant el programari que s'ha de desenvolupar i depurar. Fins a 8 canals PWM disponibles, generalment només necessiten 6 per accionar un motor trifàsic. Per tant, els dos canals restants es poden utilitzar per a altres funcions sense necessitat de components addicionals. El mòdul de retroalimentació de moviment amb una interfície de codificador integral com a part principal de la MCU redueix la quantitat de components i el cost del sistema.
Un MCU amb un ADC amb una velocitat de mostreig de 200K per segon proporciona la velocitat necessària per al control de bucles tancats. L'ús simultani de dos canals diferents fa possible la mostra simultània de voltatge i corrent. Aquesta transició ràpida es requereix quan es mesura la força electromotriz de la part posterior (EMF) en el control del motor de bucle tancat i la capacitat de sincronitzar l'ADC amb el PWM a la vora de pujada o baixada minimitza el soroll de commutació. Junts, aquests mòduls eliminen la necessitat de components externs de control del motor, com ADC d'alta velocitat i codificadors de posició.
En moltes aplicacions de control de motors, l'operació de seguretat no és molt important. Un MCU amb un monitor de rellotge segur (un oscil·lador RC intern que es pot utilitzar com a rellotge secundari en cas de fallada de cristall) permet als dissenyadors utilitzar un control digital que proporciona una alta fiabilitat. Les demores programables de retard en el PWM minimitzen el soroll de commutació, redueixen el temps de desenvolupament per setmanes i compleixen els terminis crítics del programa per portar nous productes al mercat. En tots els casos, les MCU amb una memòria flash confiable ofereixen un ràpid termini de comercialització i flexibilitat per ajustar-se als canvis de demanda abans de la instal·lació o durant l'ús.
