Cara membuat MCU inovatif mencapai kontrol motor yang efisien energi
Kontribusi motor listrik untuk konsumsi energi mendekati 50% di Amerika Serikat, sehingga mengurangi konsumsi energi motor dapat secara efektif meningkatkan efisiensi energi, dan menggunakan teknologi mikrokontroler maju (MCU) untuk mencapai kontrol motor adalah metode yang efektif. Makalah ini memperkenalkan perkembangan terbaru dalam teknologi MCU kontrol motor dan aplikasinya.
Salah satu target utama untuk mengurangi konsumsi energi adalah motor, yang mengkonsumsi sekitar 50% dari total konsumsi energi AS. Lebih dari 50 motor dapat ditemukan di rumah, biasanya 70 hingga 80. Di bidang industri, kontrol otomatis pabrik juga banyak digunakan.
Hari ini, perkembangan terbaru dalam teknologi MCU memungkinkan motor beroperasi lebih efisien dengan biaya lebih rendah. Di beberapa pasar, ini mempercepat transisi dari elektromekanik ke kontrol elektronik, memungkinkan kontrol motor kecepatan variabel untuk mengoptimalkan efisiensi motor dan mengurangi biaya semua aplikasi di tingkat perangkat.
Biaya rendah kontrol motor DC brushless MCU
Dibandingkan dengan motor brushed yang sering digunakan dalam kontrol motor, motor DCU (DCDC) yang dikendalikan tanpa kontrol menghilangkan mekanisme keausan dan lengkung sikat, sehingga umur motor pada dasarnya dibatasi oleh umur bearing. Selain itu, keuntungan dari sistem motor BLDC berbasis MCU termasuk efisiensi tinggi, rasio torsi-inertia tinggi, kinerja kecepatan yang lebih tinggi, kebisingan rendah, efisiensi termal yang lebih baik, dan karakteristik EMI yang lebih rendah.
Penggunaan 8-bit MCU yang dirancang khusus untuk produksi massal kontrol motor adalah metode biaya yang sangat rendah untuk mengatasi masalah kontrol motor digital. Dengan hingga 10 MIPS kinerja dan perangkat khusus kontrol gerak (termasuk PWM 14-bit pusat-pusat, modul umpan balik gerak, dan ADC berkecepatan tinggi), aplikasi yang sebelumnya membutuhkan prosesor mahal kini dapat ditangani dengan biaya rendah 8-bit MCU.
Mikrokontroler 8-bit menggerakkan drive frekuensi variabel ACIM tiga fase.
Kontrol PWM tiga fase di beberapa MCU, seperti PIC18F4431, dapat menyediakan ketiga kontrol BLDC dalam perangkat keras, meminimalkan perangkat lunak yang harus dikembangkan dan di-debug. Hingga 8 saluran PWM yang tersedia, biasanya hanya perlu 6 untuk menggerakkan motor tiga fase. Oleh karena itu, dua saluran yang tersisa dapat digunakan untuk fungsi lain tanpa perlu komponen tambahan. Modul umpan balik gerak dengan antarmuka enkoder integral sebagai bagian utama dari MCU mengurangi jumlah komponen dan biaya sistem.
Sebuah MCU dengan ADC dengan laju sampling 200K per detik menyediakan kecepatan yang diperlukan untuk kontrol loop tertutup. Penggunaan simultan dari dua saluran yang berbeda memungkinkan untuk sampel tegangan dan arus secara bersamaan. Transisi yang cepat diperlukan ketika mengukur gaya elektromotif balik (EMF) dalam kontrol motor loop tertutup, dan kemampuan untuk menyinkronkan ADC dengan PWM pada tepi naik atau turun meminimalkan kebisingan switching. Bersama-sama, modul ini menghilangkan kebutuhan untuk komponen kontrol motor eksternal seperti ADC kecepatan tinggi dan pengkode posisi.
Dalam banyak aplikasi kontrol motor, operasi yang gagal-aman sangat penting. Sebuah MCU dengan monitor jam yang tidak aman (osilator RC internal yang dapat digunakan sebagai jam cadangan jika terjadi kegagalan kristal) memungkinkan desainer untuk menggunakan kontrol digital yang memberikan keandalan tinggi. Keterlambatan deadtime yang dapat diprogram pada PWM meminimalkan noise switching, mengurangi waktu pengembangan selama berminggu-minggu, dan memenuhi tenggat waktu program kritis untuk membawa produk baru ke pasar. Dalam semua kasus, MCU dengan memori flash yang andal menawarkan potensi waktu cepat ke pasar dan fleksibilitas untuk menyesuaikan dengan perubahan permintaan sebelum pemasangan atau saat digunakan.
