Tự động hóa và robot học phụ thuộc rất nhiều vào động cơ và điều khiển liên quan và điều khiển IC.và điều chỉnh chặt chẽ hoạt động hệ thống dựa trên động cơ, tải và các ưu tiên hiệu suất tổng thể.
Tuy nhiên, rất khó để thiết lập các IC phức tạp này và đánh giá hiệu suất hệ thống tiềm năng chỉ bằng kỹ thuật hoặc mô phỏng.và có thể tạo ra sự không chắc chắn khi triển khaiCách tốt nhất để làm điều này là sử dụng một bảng đánh giá cho phép thiết kế hệ thống, bố trí và phát triển phần mềm được phát triển song song.
Bài báo này tập trung vào một số thách thức mà các nhà thiết kế phải đối mặt khi sử dụng IC điều khiển chuyển động và vai trò của bảng đánh giá trong việc giải quyết những thách thức này.một IC điển hình và các bảng đánh giá liên quan từ các thiết bị tương tự được trình bày, rút ngắn thời gian ra thị trường bằng cách cho phép đánh giá sớm, thực tế trong khi giảm sự không chắc chắn về phần cứng và phần mềm.
Tổng quan về các yêu cầu về IC điều khiển chuyển động
IC điều khiển chuyển động cung cấp thông tin thông minh cần thiết để điều khiển động cơ và các thiết bị năng lượng nội bộ của nó, chẳng hạn như các MOSFET điều khiển các cuộn dây động cơ.Cả động cơ và MOSFET đều đòi hỏi quản lý cẩn thận để đạt được hiệu suất tối ưu, quỹ đạo, đường cong chuyển động và hiệu quả trong chế độ hoạt động tĩnh và năng động và điều kiện tải và xử lý nhiễu loạn, biến động và lỗi.
Để giúp giải quyết những thách thức này, nhà cung cấp driver IC cung cấp một bảng đánh giá.và đánh giá hiệu suất của phần cứng và phần mềm bằng cách thực hiện thử nghiệm phần cứng trong vòng lặp (HITL) dưới điều kiện động cơ thực tế và tải thực tếHọ cũng đảm bảo rằng bố cục vật lý của IC và các mạch xung quanh được thiết lập đúng về phân phối điện, hiệu ứng ký sinh trùng, kết nối I / O và định dạng,Các kết nối vật lý, vv Các nhà thiết kế có thể sử dụng các bảng đánh giá này (như bảng kích thước trung bình, bảng phân phối cơ bản (BOBs) hoặc các giải pháp mô-đun) để đánh giá các thiết lập, cấu hình, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế, thiết kế,và các tùy chọn để xác định giải pháp phù hợp nhất cho ứng dụng.
IC điều khiển động cơ và bảng đánh giá liên quan
Một ví dụ tốt về một IC điều khiển động cơ là TMC5130A-TA-T từ dòng thiết bị tương tự TMC5130.Nó là một bộ điều khiển động cơ bước hiệu suất cao và trình điều khiển với giao diện truyền thông hàng loạt và bao gồm một máy phát điện ramp linh hoạt cho vị trí mục tiêu tự động.
Động cơ sử dụng một thuật toán StealtChopping tiên tiến để đảm bảo hoạt động hầu như không ồn, hiệu quả tối đa và mô-men xoắn tối ưu.TMC5130 cung cấp một số cải tiến độc đáo thông qua tích hợp hệ thống điều khiển và điều khiển trên chip (SoC)Ví dụ, máy phát sóng ramp SixPoint trong TMC5130 sử dụng các chức năng DcStep, CoolStep và StallGuard2 để tự động tối ưu hóa mỗi chuyển động động cơ.
Để giúp các nhà thiết kế bắt đầu sử dụng TMC5130, hệ thống bảng đánh giá TMC5130-EVAL (Hình 1) cung cấp một nền tảng phần cứng thuận tiện và các công cụ phần mềm đánh giá thân thiện với người dùng.Hệ thống hội đồng đánh giá bao gồm ba phần: cầu nối bảng cơ sở (trái) kết nối máy tính, bảng kết nối (trung tâm) bao gồm nhiều điểm thử và bảng TMC5130-EVAL (phải).
Hình ảnh của bảng đánh giá thiết bị tương tự TMC5130-EVAL (phía phải) và tải động cơ (phía phải nhất) (nhấp để phóng to)
Hình 1: The TMC5130-EVAL evaluation board (right side) and the motor load (rightmost side) are configured via a base board USB bridge (left side) connected to the PC and a connector board with test points (middle). Hình ảnh: Analog Devices)
Đối với các nhà thiết kế muốn phát triển nhiều mạch của riêng họ xung quanh lõi dựa trên TMC5130, Analog Devices cung cấp các tấm vá TMC5130A-BOB (Hình 2, trên cùng).Bảng này cung cấp các kết nối cơ bản cần thiết cho hoạt động và được điều khiển thông qua giao diện SPIBiểu đồ sơ đồ (Hình 2, dưới đây) cho thấy mạch đơn giản nhất được cung cấp bởi chức năng IC TMC5130.
Hình ảnh và sơ đồ sơ đồ của thiết bị tương tự TMC5130A-BOB (nhấp để phóng to)
Hình 2: TMC5130A-BOB (phía trên) cung cấp một phương pháp đánh giá cơ bản với các điểm kết nối dọc theo các cạnh của chúng thay vì các đầu nối riêng biệt;Sơ đồ sơ đồ (dưới đây) cho thấy mạch đơn giản nhất cần thiết cho TMC5130 IC để làm việc. Hình ảnh: Analog Devices)
Bộ đánh giá TMC5240-EVAL được xây dựng trên nền tảng TMC5130-EVAL đã được chứng minh để đơn giản hóa việc đánh giá động cơ bước thế hệ tiếp theo.Khám hiện tại không phá hoại và chức năng điều khiển chuyển động tiên tiến, bao gồm bộ phát điện ramp tối ưu hóa Jerk và StealtChop2 TM hoạt động cực kỳ yên tĩnh, cho phép khởi động nhanh hơn,dễ dàng đưa vào sử dụng và xác minh hiệu quả hơn về hiệu suất động cơ trơn tru và chính xác.