Modi per controllare la velocità dei servomotori: circuiti integrati, MCU e persino Arduino

16 ore fa p Gary Elinoff Il servocomando indica la capacità di un progettista di regolare sia la velocità che la posizione di un motore in base a un segnale di feedback, secondo l'articolo di Peng Zhang, Controllori digitali per il controllo industriale. Ma come sanno i progettisti, esiste più di un modo per controllare la velocità e la posizione di un servomotore. In questo articolo, esamineremo i nuovi chip (e metodi) che stanno migliorando il controllo della velocità di tali motori.
Ma prima di immergerci in questi metodi, potrebbe essere utile distinguere la differenza tra motori passo-passo e servomotori. I motori passo-passo si muovono in "passi" predefiniti. Di per sé, i motori passo-passo non "sanno" da quale posizione stanno partendo, né da dove si trovano quando si fermano.
I servomotori, d'altra parte, hanno elaborati meccanismi di controllo che regolano la velocità e la posizione del motore sulla base di un segnale di feedback. Questo di solito comporta sia un loop di velocità per definire la velocità di rotazione del servomotore sia un loop di posizione per accertare la posizione corretta. È importante controllare la velocità per la stabilità e assicurare che i servi non si precipitino oltre la posizione designata.
Performance Motion Devices (PMD) ha aggiunto tre nuovi membri alla sua consolidata famiglia Juno di circuiti integrati di controllo della velocità e della coppia. Juno MC71113 e MC73113 sono progettati rispettivamente per motori DC brush e motori DC brushless, mentre MC78113 è programmabile dall'utente per gestire entrambi. Le unità sono progettate per applicazioni quali centrifughe, controllo del mandrino, pompe peristaltiche, automazione degli imballaggi e automazione di laboratorio.
Questi sono disponibili in pacchetti TQFP a 64 pin che misurano 12 mm x 12 mm. All'accensione o al ripristino, i tre nuovi chip Juno controllano i comandi di configurazione memorizzati nella sua NVRAM. In assenza di informazioni, vengono utilizzati i valori predefiniti e il chip riceve i suoi ordini di marcia tramite SPI o da CANbus 2.
0 dall'MCU di controllo. I nuovi chip Juno forniscono un loop PI per la funzione di controllo della velocità. La velocità misurata può provenire da fonti come sensori Hall, un encoder in quadratura o feedback del tachimetro.
Il controllo della corrente viene eseguito accedendo prima alla corrente che scorre attraverso gli avvolgimenti del motore. Questa misurazione e la corrente desiderata necessaria per ciascuna fase vengono utilizzate per generare i segnali PWM necessari. Mentre Performance Motion Devices ha introdotto un circuito integrato per migliorare il controllo della velocità dei servomotori, diverse altre società utilizzano metodi diversi per controllare i motori, vale a dire le MCU.
Ad esempio, Cypress Semiconductor utilizza un algoritmo di controllo orientato al campo (FOC) per controllare la velocità del servomotore. Questo metodo, basato sull'MCU Cortex-M4 di Cypress, consente sia risposte a variazione rapida che precisione di controllo ad alta velocità. Il loop esterno serve per il controllo della velocità e viene confrontato con la dichiarazione di input dell'unità della velocità desiderata.
Il loop interno serve per il controllo della corrente. Texas Instruments impiega anche una MCU per influire sul servocomando. La sua famiglia MSP430, inclusi MSP430FR2000 e MSP430FR21xx, sono MCU a bassissima potenza progettate per risparmiare energia nei dispositivi portatili a batteria.
Questo controllo è aiutato dalla memoria non volatile, riscrivibile della famiglia a bassa potenza. Queste unità sono disponibili in pacchetti VQFN da 3 mm × 3 mm. E, naturalmente, per i primi prototipi o progetti di produttori, si può sempre controllare i servomotori con un modulo joystick collegato a un Arduino, che viene descritto in dettaglio passo-passo sul nostro sito gemello, Maker Pro.
Quali sono alcune aree in cui i servomotori e i servo circuiti integrati svolgono un ruolo dominante? Non dobbiamo guardare oltre le strutture di fabbrica. I robot svolgono un ruolo importante nella produzione moderna. Gli umani non sono tanto sfollati quanto integrati da cobot o robot industriali collaborativi.
La tecnologia Cobot è progettata per lavorare con le persone. Operano in contesti pericolosi, risparmiando gli esseri umani dai pericoli e facendo gran parte del sollevamento pesante. E misericordiosamente, liberano anche gli umani dalla ripetizione senza cervello.
Alcune delle superstar robot di oggi sono robot Scara, Delta, cartesiani e articolati. Ingegneri, da quanti mesi (o anni!) Questo tipo di tecnologia di servocontrollo ha tagliato dal tipico time to market per un prodotto motorizzato? Gestione, questa tecnologia ha eliminato la necessità di assumere esperti di sistemi di controllo interni altamente remunerati? Condividi le tue esperienze nei commenti qui sotto ..