자동화 및 로봇 기술은 모터와 관련된 제어 및 드라이버 IC에 크게 의존합니다. 이러한 복잡한 반도체는 기본적인 모션 제어 이상의 고급 알고리즘을 실행할 수 있습니다.그리고 모터에 기반한 시스템 작동을 근접하게 조정, 부하 및 전반적인 성능 우선순위
그러나 이러한 복잡한 IC를 설정하고 기술이나 시뮬레이션에 의해서만 시스템 성능을 평가하는 것은 어려운 작업입니다. 이 과정은 길고 비용이 많이 들 수 있습니다.그리고 배치 중에 불확실성을 가져올 수 있습니다.가장 좋은 개발 접근법은 시스템 설계, 레이아웃 및 소프트웨어 개발이 병행하도록 평가 게시판을 사용하는 것입니다.
이 기사에서는 모션 컨트롤 IC를 사용할 때 설계자가 직면하는 과제와 이러한 과제를 해결하는 평가 게시판의 역할에 초점을 맞추고 있습니다.아날로그 장치의 전형적인 IC 및 관련 평가판이 도입되었습니다., 이는 하드웨어와 소프트웨어의 불확실성을 줄이는 동시에 초기적이고 현실적인 평가를 달성함으로써 제품 출시에 필요한 시간을 단축했습니다.
모션 컨트롤 IC 요구 사항의 개요
모션 컨트롤 IC는 모터와 모터 윙을 구동하는 MOSFET와 같은 내부 전력 장치의 제어에 필요한 지능을 제공합니다. 최적의 성능을 달성하기 위해,궤도, 운동 곡선, 그리고 정적 및 동적 작동 모드와 부하 조건 하에서의 효율성, 그리고 장애, 일시적, 그리고 결함을 처리하기 위해 모터와 MOSFET 모두 신중하게 관리되어야 합니다.
이러한 과제를 해결하는 데 도움을 주기 위해 드라이버 IC 공급자는 평가판을 제공합니다. 이러한 평가판은 하드웨어 및 소프트웨어 설정, 최적화,실제 모터 및 실제 부하 조건에서 하드웨어 인 루프 (HITL) 테스트를 수행하여 성능 평가그들은 또한 IC와 그 주변 회로의 물리적 레이아웃이 전력 분배, 기생 효과,입력/출력 (I/O) 연결 및 형식, 물리적 커넥터 및 기타 측면 설계자는 이러한 평가 보드를 (중심 크기의 보드, 기본 가맹보드 (BOB) 또는 모듈형 솔루션) 으로 사용하여 다양한 설정을 평가 할 수 있습니다.구성, 그리고 응용 프로그램에 가장 적합한 솔루션을 결정하기위한 옵션.
모터 제어 IC 및 관련 평가판
모터 제어 IC의 좋은 예는 Analog Devices TMC5130 시리즈의 TMC5130A-TA-T입니다.그것은 일련 통신 인터페이스와 함께 고성능 단계 모터 컨트롤러와 드라이버이며 자동 목표 위치화를위한 유연한 램프 발전기를 포함합니다..
드라이버는 StealthHop 헬리콥터 알고리즘을 채택하여 거의 소음 없는 동작, 최고 효율성, 최적의 모터 토크를 보장합니다.TMC5130는 칩 (SoC) 에 대한 드라이버 및 컨트롤러 시스템 통합을 통해 여러 고유 한 향상 기능을 통합합니다.예를 들어, TMC5130의 6 포인트 램프 생성기는 DcStep, CoolStep 및 StallGuard2 기능을 사용하여 각 모터 움직임을 자동으로 최적화합니다.
설계자가 TMC5130을 사용하기 시작하도록 돕기 위해 TMC5130-EVAL 평가판 시스템 (그림 1) 은 편리한 하드웨어 플랫폼과 사용자 친화적인 평가 소프트웨어 도구를 제공합니다.평가 위원회 시스템은 세 부분으로 구성됩니다.: 컴퓨터에 연결되는 기판 연결 브릿지 (왼쪽), 여러 테스트 포인트를 포함하는 커넥터 보드 (중), 그리고 TMC5130-EVAL 보드 (오른쪽).
아날로그 디바이스 TMC5130-EVAL 평가판 (오른쪽) 및 모터 부하 (아랫 오른쪽) 의 이미지 (확대하기 위해 클릭)
그림 1:TMC5130-EVAL 평가판 (오른쪽) 및 모터 부하 (오른쪽) 는 PC 기판 (왼쪽) 에 연결된 USB 브리지와 테스트 포인트 (중) 와 연결판을 통해 구성됩니다.(사진 소스: 아날로그 디바이스)
TMC5130 코어 기반의 더 많은 회로를 개발하고자하는 설계자에게, 아날로그 디바이스 (Analog Devices) 는 TMC5130A-BOB 배포판 (상식 2, 위) 을 제공합니다.이 보드는 작동에 필요한 기본적인 상호 연결을 제공하며 SPI 인터페이스를 통해 제어됩니다.도표 (2 그림, 아래) 는 TMC5130 IC 기능을 구현하기 위해 제공되는 가장 간단한 회로를 보여줍니다.
아날로그 장치 TMC5130A-BOB의 이미지 및 스케마 (대화하기 위해 클릭)
그림 2: TMC5130A-BOB (상단) 는 개별적인 커넥터 대신 가장자리를 따라 설정된 연결 포인트로 기본적인 평가 방법을 제공합니다.스케마 다이어그램 (아래) 는 TMC5130 IC를 작동시키기 위해 필요한 가장 간단한 회로를 보여줍니다(사진 소스: 아날로그 디바이스)
TMC5240-EVAL 평가 키트는 성숙한 TMC5130-EVAL 플랫폼에 기반을 두고 있으며, 차세대 전기 모터의 평가를 단순화하는 것을 목표로 합니다.비파괴 전류 검출, 그리고 Jerk 최적화된 램프 생성기와 극히 조용한 StealthShop2 TM 운영을 포함한 고급 모션 제어 기능이 더 빠른 시작, 더 쉬운 디버깅을 가능하게 합니다.그리고 더 효율적으로 부드럽고 정확한 모터 성능을 확인.
첨단 제어 기술 은 피드백 센서 의 필요 를 제거 한다
필드 오리엔테드 컨트롤 (FOC), 또한 벡터 제어로 알려져, 여러 모터를 제어하기 위한 점점 더 인기있는 방법입니다.그것은 인코더 또는 홀 효과 센서와 관련된 비용과 크기와 같은 피드백 센서의 필요성을 제거합니다.FOC와 비 FOC 기술 사이의 주요 타협은 FOC가 많은 수의 고정밀 계산과 행렬 연산을 실시간으로 수행해야한다는 것입니다.
아날로그 디바이스의 TMC4671-LA 모터 컨트롤러 IC는 FOC를 위해 특별히 설계되었으며, 필요한 복잡한 계산을 수행할 수 있는 내장 알고리즘과 전용 엔진을 갖추고 있습니다.DC를 위한 이 서보 컨트롤러, 브러쉬리스 DC (BLDC) 및 스테퍼 모터는 FOC를 통해 토크 제어 및 캐스케드 제어로 속도 및 위치 제어를 제공합니다.
TMC4671-A는 SPI 및 UART 링크를 지원하며 저단 모니터링 마이크로 컨트롤러 유닛 (MCU) 과 기본적인 통신을 수행 할 수 있습니다. 모든 제어 기능은 하드웨어에 구현됩니다.통합된 ADC를 포함하여, 선택적 피드백을위한 위치 센서 인터페이스, 위치 인터폴레이터 등, 다양한 서버 애플리케이션을위한 완전히 기능적인 세르보 컨트롤러를 제공합니다.
TMC4671-EVAL 평가판 (그림 3) 은 TMC4671-A를 위해 필요한 FOC 매개 변수를 구성하고 이 고급 제어 계획에 따라 모터 성능을 평가하는 과정을 단순화합니다.설계자들은 TMC4671-EVAL을 연결대교에 연결했습니다., 관련 기판 및 독립적인 전력 단계. 이 설정은 비례적 통합 (PI) 컨트롤러와 피드백 스키마의 쉬운 구성을 허용합니다.그리고 표준 위치에서 모터 작동을 지원, 속도 및 토크 제어 모드