Mikrokontroler AVR® EB firmy Microchip dla inteligentnego sterowania silnikami elektrycznymi

Rodzina mikrokontrolerów AVR® EB została zaprojektowana do sterowania silnikiem za pomocą nowych zintegrowanych urządzeń peryferyjnych Timer/Counter Type-E (TCE) i Waveform Extension (WEX) w celu generowania sygnałów sterujących dla silników. Nowy projekt referencyjny AVR EB, oparty na Multi-Phase Power Board (MPPB), wykorzystuje te peryferia do stworzenia inteligentnego sterownika silnika krokowego, który montuje się z tyłu silnika krokowego o rozmiarze NEMA 17 (42 × 42 mm).

Inteligentniejsze silniki krokowe z AVR EB

Silnik krokowy „smart” czerpie swoją inteligencję ze zdolności mikrokontrolera do bezpośredniego dostosowywania sygnałów sterujących z czujników i/lub telemetrii. Tworzy to bardziej niezależne rozwiązanie, które może odciążyć zadania głównego sterownika w systemie. Na przykład, jeśli silnik krokowy napędza wskaźnik tarczowy, mogą być enkodery obrotowe lub mikroprzełączniki zapewniające sprzężenie zwrotne położenia, aby określić, czy tarcza jest w prawidłowej pozycji.

Mikrokontroler AVR16EB32, będący sercem tego przykładu, implementuje mikrokrok do 1/32, aby zapewnić płynne, ciche sterowanie silnikiem. W tym przykładzie możliwe są również półkroki i pełne kroki. Dostępne są dwie wersje oprogramowania układowego dla tego projektu. Jedna wersja wykorzystuje silnik do przesuwania precyzyjnej liczby kroków z daną prędkością. Daje to najlepszą możliwą wydajność. Druga wersja oprogramowania układowego naśladuje standardowy interfejs DIR/STEP powszechnie spotykany w układach ASIC. Ta wersja jest najszybsza do zaimplementowania w istniejącym systemie.

Teoria działania

Projekt referencyjny obsługuje wejścia zasilania od 12 do 30V, do 3A na fazę. Sterowanie prądem silnika odbywa się na dwa sposoby - za pomocą oprogramowania i urządzenia peryferyjnego. Oprogramowanie układowe mikrokontrolera wykonuje obliczenia w celu określenia wymaganego czasu włączenia, aby dopasować się do oczekiwanego kształtu fali prądu. Ponadto mikrokontroler może również używać dwóch wbudowanych urządzeń peryferyjnych Analog Comparators (AC) w połączeniu z urządzeniami peryferyjnymi Configurable Custom Logic (CCL) i Event System (EVSYS), aby wyłączyć kształt fali, jeśli prąd płynący przez mostek H osiągnie zaprogramowany poziom.

Sygnały sterujące z mikrokontrolera są podłączone do sterowników bramek MIC4605-1, z których każdy steruje półmostkiem. Po stronie dolnej każdego mostka H znajduje się bocznik prądowy 0,01 Ω (10 mΩ) podłączony do wzmacniacza wykrywania prądu MCP6C26-100 Zero-Drift. Ten wzmacniacz zapewnia stałe wzmocnienie 100x dla odpowiedzi 1 V/A.

Wejście/wyjście mikrokontrolera zostało wstępnie przydzielone do określonych funkcji - takich jak sygnały analogowe, SPI, I2C i/lub UART. Ponieważ większość z tych funkcji nie wymaga specjalnych obwodów, można je ponownie przypisać lub zmienić w oprogramowaniu w razie potrzeby.

Wniosek

Sprzętowe urządzenia peryferyjne zintegrowane w AVR EB są nieocenione w tworzeniu sygnałów wymaganych do sterowania silnikami krokowymi. Poprzez bezpośrednie generowanie sygnałów w mikrokontrolerze można wdrożyć zaawansowane funkcje w celu uzyskania bardziej niezależnego projektu systemu.

Źródło: Microchip Technology Inc. Tłumaczenie: Gamma Sp. z o.o.

Aby uzyskać próbki, zestaw ewaluacyjny oraz więcej informacji, skontaktuj się z naszym działem handlowym. Gamma Sp. z o.o. jest autoryzowanym dystrybutorem rozwiązań firmy Microchip Technology Inc. w Polsce.