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使电机驱动规划简略

随着越来越多的行业接受自动化可提供的优势,电机及其驱动控制的市场继续扩大。设计人员面临不断缩短的开发周期,同时也面临着创新的挑战,这使得选择合适的电机控制系统至关重要。据Grand View Rese

作者:安森美半导体产品营销司理Steve Ikei

跟着越来越多的职业承受主动化可供给的优势,电机及其驱动操控的商场持续扩展。规划人员面对不断缩短的开发周期,一同也面对着立异的应战,这使得挑选适宜的电机操控体系至关重要。

据Grand View Research 1,到2025年,全球电机商场将到达1,550亿美元。有几个范畴正在推动这一扩张,包含制作业界的主动化。电机、执行器及其操控器是这些体系的要害器材。一切大车厂都专心于一个不断扩展的电机商场范畴,推动电动轿车(EV)的开展。最新的“2018年全球电动轿车展望”(Global EV Outlook 2018 survey2)预估揣度:2017年,全球电动轿车销量超越100万辆(110万辆),我国占全球40%的比例。IEA还猜测,到2030年,电动车销量将到达2.2亿辆。

电机操控体系是保证以最大能效作业以完成低功耗的要害。开发体系以满意一些根本的要求关于电机操控工程师越来越重要和火急。这包含尽量削减能耗和损耗,并下降对环境的影响,一同依然供给高度的灵敏性和强固性,以满意高要求的运用。

开发应战

一切的电机都是根据相同的原理,当电荷施加在线圈(定子)上时,它就成为了一个电磁铁。定子坐落具有相反极性的磁铁场内,构成转子。当对电磁铁的电荷被敏捷切换时,运用一种叫做换向器的设备,电机的轴可以旋转。这是电机输出的根本机械能,跟着电机技能的开展,各种电机规划应运而生并得以完善。

现在有几种类型的电机,一般称为直流(DC)或沟通(AC)电机。沟通电机要么是同步的,要么是异步的(一般称为感应电机),其根本区别是同步沟通电机需求直流电源来为转子绕组供电,而异步电机则不需求这种额定的电源。关于主动化运用,可变磁阻沟通电机是常见的,由于这可以作为根底的步进电机。直流电机(一般是无刷直流电机BLDC)变得十分盛行,由于它们可以供给高能效。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另一种规划,由于它有一个由几个磁铁组成的转子,类似于齿轮上的齿。这使得电机的视点可以被精细地操控,以完成所需的机械输出。

步进(单极或双极)电机,有刷直流电机和伺服电机是最常见的主动化运用,可见于轿车规划和机器人中。异步(感应)和同步(永磁)电机也是常见的,是强固的和典型的低成本。电机类型用于任何给定运用现已开展到这样一种程度,有许多可供规划人员挑选的装备选项。跟着操控单元与电机类型和运用高度匹配,数字操控正日益盛行。如压缩机或泵等需求以每秒特定转速作业的电机速度,可以运用数字操控体系更精确地操控。数字操控体系对变速电机也是有用的,其速度与频率成正比。需求了解的重要因素是,跟着电机运用的开展,它们的操控体系也有必要开展。开发人员需求一个高效、灵敏的电机操控规划环境,该环境供给了一套东西,以促进迭代规划和快速原型开发。

新计划

跟着电机运用的添加,选用直流电机的开发人员将获益于可作为规划根底的灵敏的操控机制。一般在没有实践电机的情况下进行规划,担任创立高能效电机规划的工程师需求一个他们可以信赖的灵敏的开发环境。安森美半导体的电机驱动模块计划套件(LV8548MCSLDGEVK)为电机规划人员供给了一种新的、直观的计划以构建操控体系,包含全桥双刷直流和单双极步进电机的根本正向、反向和制动形式。现在有三个版别的电机驱动模块,包含步进和有刷直流电机;别的两个版别计划在2018年年末前发布,包含BLDC电机操控。每个模块只需刺进基板,为开发人员供给了一个灵敏的电机操控规划环境。

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图1:安森美半导体的电机驱动器模块计划套件

插件电机驱动模块供给预先规划的硬件作为模块,根据开放源码架构,可随时进行定制。主机PC与Arduino MICRO* 1之间的USB联接使DC电机能运用串行通讯操控。开发环境包含作业Arduino IDE 1.8.4的Windows PC、基板和AC适配器,输出电压4V至16V,输出电流约2A。该软件包含一个运用编程接口(API)库和对规划人员最重要的强壮的图形用户接口(GUI),能主动生成Arduino代码,可导出为Arduino Sketch (.ino)文件。此代码也可以与Arduino IDE一同运用。

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图2:主动生成草图代码

GUI支撑每个电机驱动器IC和各种电机类型,如无刷直流、步进和有刷直流。该驱动生成器的一个要害特点是具有高度的直观性。

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图3:图形用户接口(GUI)窗口

规划人员在创立操控体系时可以在屏幕上取得提示和协助,而全面的API库供给具体的功用,可集成到电机驱动器中进行测验。

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图4:GUI东西提示显现

由于开发套件可支撑根据不同类型电机的规划,用户可以看到安森美半导体的电机计划GUI为与所用电机类型相匹配而改动。GUI支撑简略的参数设置和电机驱动器IC的装备,而不需求常常参阅说明书。实践运用是,开发人员可以在没有深化了解所用电机的情况下进行规划。这加快了电机操控的规划进程,得益于一个快速高效的开发环境。例如,仅经过设置方针速度,就可以运用电机驱动API函数库“setTargetDrive()”来操控LV8548有刷直流电机操控驱动器。

关于规划人员,运用LV8548MC经过Arduino微型计算机可到达的操控水平是十分重要的,供给先进的调试功用,无需任何额定的软件东西。这一点很重要,由于开发工程师可以在很短的时刻内运用现成的器材来构建其操控器的作业原型。主动化的潜力几乎是无限的。跟着开发时刻的不断缩短,这样的套件将愈加重要,使规划工程师可以快速有用地立异。

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