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使电机驱动设计质朴

宣布时间:2019年04月17日 15:04    宣布者:eechina
要害词: 电机驱动 , 马达驱动
作者:安森美半导体产物营销司理Steve Ikei

随着愈来愈多的行业吸收自动化可供应的优势,电机及其驱动控制的市场一连扩年夜。设计职员面临赓续延伸的开发周期,同时也面临着创新的寻衅,这使得选择合适的电机控制系统相当主要。  

据Grand View Research 1,到2025年,全球电机市场将到达1,550亿美元。有几个领域正在推动这一扩年夜,网罗制造业内的自动化。电机、推行器及其控制器是这些系统的要害器件。一切年夜车厂都专注于一个赓续扩年夜的电机市场领域,推动电动汽车(EV)的生长。最新的“2018年全球电动汽车展望”(Global EV Outlook 2018 survey2)预估揣摸:2017年,全球电动汽车销量逾越100万辆(110万辆),中国占全球40%的份额。IEA还意料,到2030年,电动车销量将到达2.2亿辆。

电机控制系统是确保以最年夜能效运转以完成低功耗的要害。开发系统以知足一些基本的请求关于电机控制工程师愈来愈主要和急切。这网罗尽能够增添能耗和消耗,并降低对情形的影响,同时依然供应高度的无邪性和强固性,以知足高请求的应用。

开发寻衅

一切的电机都是基于类似的原理,当电荷施加在线圈(定子)上时,它就成了一个电磁铁。定子位于具有相反极性的磁铁场内,组成转子。当对电磁铁的电荷被迅速切换时,应用一种叫做换向器的装配,电机的轴可以改变。这是电机输入的基本机械能,随着电机手艺的生长,种种电机设计应运而生并得以完善。

现在有几种类型的电机,通常称为直流(DC)或交流(AC)电机。交流电神秘么是同步的,要么是异步的(通常称为感应电机),其基本差异是同步交流电机须要直流电源来为转子绕组供电,而异步电机则不须要这类特此外电源。关于自动化应用,可变磁阻交流电机是有数的,由于这可以作为基础的步进电机。直流电机(通常是无刷直流电机BLDC)变得异常盛行,由于它们可以供应高能效。无刷直流电机中的永磁体放置在转子上,而电磁铁则驻留在定子上。步进电机是直流电机的此外一种设计,由于它有一个由几个磁铁组成的转子,类似于齿轮上的齿。这使得电机的角度可以被细腻地控制,以完成所需的机械输入。

步进(单极或双极)电机,有刷直流电机和伺服电机是最有数的自动化应用,可见于汽车设计和机械人中。异步(感应)和同步(永磁)电机也是有数的,是强固的和尺度的低资源。电机类型用于任何给定应用现已生长到这样一种水平,有许多可供设计职员选择的装备选项。随着控制单元与电机类型和应用高度婚配,数字控制正日趋盛行。如延伸机或泵等须要以每秒特定转速运转的电机速率,可以应用数字控制系统更准确地控制。数字控制系统对变速电机也是有用的,其速率与频率成正比。须要明确的主要因素是,随着电机应用的生长,它们的控制系统也必须生长。开发职员须要一个高效、无邪的电机控制设计情形,该情形供应了一套工具,以促进迭代设计和快速原型开发。

新妄图

随着电机应用的增添,接纳直流电机的开发职员将受益于可作为设计基础的无邪的控制机制。通常在没有现实电机的情形下阻拦设计,担负培植高能效电机设计的工程师须要一个他们可以信托的无邪的开发情形。安森美半导体的电机驱动模块妄图套件(LV8548MCSLDGEVK)为电机设计职员供应了一种新的、直不雅不雅的妄图以构建控制系统,网罗全桥双刷直流和单双极步进电机的基本正向、反向和制动形式。现在有三个版本的电机驱动模块,网罗步进和有刷直流电机;另外两个版本妄图在2018年岁尾前宣布,涵盖BLDC电机控制。每个模块只需拔出基板,为开发职员供应了一个无邪的电机控制设计情形。

图1:安森美半导体的电机驱动器模块妄图套件.jpg

图1:安森美半导体的电机驱动器模块妄图套件

插件电机驱动模块供应事后设计的硬件作为模块,基于开放源码架构,可随时阻拦定制。主机PC与Arduino MICRO* 1之间的USB联接使DC电性能应用串行通讯控制。开发情形网罗运转Arduino IDE 1.8.4的Windows PC、基板和AC适配器,输入电压4V至16V,输入电流约2A。该软件网罗一个应用编程接口(API)库和对设计职员最主要的强年夜的图形用户接口(GUI),能自动天生Arduino代码,可导出为Arduino Sketch (.ino)文件。此代码也能够或许与Arduino IDE一起应用。

图2:自动天生草图代码.jpg
图2:自动天生草图代码

GUI支持每个电机驱动器IC和种种电机类型,如无刷直流、步进和有刷直流。该驱动天生器的一个要害属性是具有高度的直不雅不雅性。

图3:图形用户接口(GUI)窗口.jpg
图3:图形用户接口(GUI)窗口

设计职员在培植控制系统时可以在屏幕上取得提醒和赞助,而周全的API库供应详细的功效,可集成到电机驱动器中阻拦测试。

图4:GUI工具提醒显示.jpg
图4:GUI工具提醒显示

由于开发套件可支持基于不合类型电机的设计,用户可以看到安森美半导体的电机妄图GUI为与所用电机类型相婚配而改变。GUI支持质朴的参数设置和电机驱动器IC的装备,而不须要经常参考诠释书。现实应用是,开发职员可以在没有深刻明确所用电机的情形下阻拦设计。这加速了电机控制的设计历程,得益于一个快速高效的开发情形。例如,仅经由历程设置目的速率,便可以应用电机驱动API函数库“setTargetDrive()”来控制LV8548有刷直流电机控制驱动器。

关于设计职员,应用LV8548MC经由历程Arduino微型盘算机可到达的控制水平是异常主要的,供应先进的调试功效,无需任何特此外软件工具。这一点很主要,由于开发工程师可以在很短的时间内应用现成的器件来构建其控制器的使命原型。自动化的潜力简直是无限的,如这篇博文演示的一个接纳机械人手(http://www.onsemi.cn/community/blog/post/Robotic-Hand-Demo-with-Motor-Driver-Solutions-Kit)的项目。

欲取得更多关于电机驱动妄图套件的信息,请会见:http://www.onsemi.cn/ PowerSolutions/evalBoard.do?id=LV8548MCSLDGEVK&_ga=2.84201105.942718309.1529547760-2042082144.1521431210。随着开发时间的赓续延伸,这样的套件将加倍主要,使设计工程师能够快速有用地创新。

参考质料:

[1] Grand View Research


[2] Global EV Outlook 2018 survey
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