控制器型号的选择资料下载

作者：Bill Schweber, Mouser Electronics 相比如何选择mos管和驱动器，控制器型号的选择也很富有策略性，并且需要在对具体供应商和款式的选择之前作出决定。这是因为在选择是使用一个仅作电机控制的通用可编程处理器，还是使用一个高计算能力的FPGA，抑或是使用一个专用的控制IC电路（后者通常出自特定的电机控制供应商）时有许多需要权衡考虑的地方。设计师需要考虑的一些点包括： • 你需要何种复杂度的控制算法，有多少I/O口？比如说，FOC控制算法涉及多重并行计算的复杂转换，因而需要高级功能模块（图6）。 图6：高级电机控制途径如场向控制需要多重数字转换，并且需要同时拥有一个高速内环及低速外环控制。（图片来源：Altera） • 如果使用一个通用可编程IC或者FPGA，谁来提供控制算法及代码：是IC供应商，还是第三方合作伙伴，还是不相关的第三方开发者？他们如何确认并验证电机及其应用的性能？ • 如果使用一个专用预编程控制IC，那会不会提供所有我们需要的功能和特点？ • 你需要或想要多少用户编程能力？即使是专用的、不需要编程的控制器，也会要求用户去选择算法类型、闭环控制模式（位置，速度，或加速度），并且需要设置一些操作变量如时间常数和可允许误差范围等。 • 有改变和修改基本算法的需要？或者电机和应用有独特的属性要设置吗？如果答案是肯定的，那选择可编程IC会更好。相反，如果有需要不断修改算法的担心，这种情况下，相比完全可编程的IC，选择带有硬连线、固化算法的专用IC会比较好。 • 控制器需要支持一种还是多种电机型号？即便是同一种，控制器是只支持该型号中某种尺寸的电机，还是支持一系列范围尺寸？ • 供应商提供何种程度的威廉希尔官方网站 支持？他们有多少实际动手开发的电机经验？他们会不会提供曾经搭建且验证过的具体参考设计，包括控制IC和mos管驱动器间的接口电路？ • 是否有一些监管问题需要注意？如授权能效（许多电机应用现在必须“绿色”环保要求）。如果是，供应商理解这些问题吗，并且能以他们的元器件和算法满足这些要求吗？ 芯片和电路板实例显示控制器、接口性能 对于许多工程师来说，将所有的部分—包括带有固化或独立算法的控制器、驱动器、还有MOS管等融合到一起，这将是一个多学科任务，一个他们不想“从零开始”的任务。出于这个缘由，许多电机控制IC供应商提供包含了控制器、算法、驱动器和MOS管的评估板甚至是完整的可交付板。 举个例子，Applied Motion Products公司1240i是款可编程的步进电机驱动器，适合在一系列的动作控制应用领域使用（图7）。它有一个集成了50瓦细分控制放大器的复杂控制器，可以和步进电机直接相连，能提供高达1.2安的可编程电机电流，速度能达50转/秒。 图7:来自Applied Motion Products公司的1240i型可编程步进电机驱动器是个完整电机控制体，并且能被PC上的终端应用设置引导，或者经过配置后，用作独立的控制器（图片来源：Applied Motion Products） 不同的改动可适用于处理不同版本的标准步进电机和不同的接口。使用供应商提供的动作控制开发包和一台标准PC机，用户可通过编程来把这块板配置成一个独立的动作控制器。该板也能被主机或可编程逻辑控制器(PLC)实时控制。 机器人有光明的前景。传感、控制和电机这些关键领域的革命将持续影响机器人威廉希尔官方网站 的变革。 使用流体动力？ 使用压缩流体是使用电机外机器人动力的另一选择。压缩流体有两种形式：基油液压和基于空气的气动。基于液压的动力在大动力应用中有很长的历史，比如掘土设备，并且由于原理简单，其很长一段时间被用在早期自动组装线机器人上。然而，液压促动器需精心集成液压设计和元件的电子控制单元，同时还要加上一个电力供应压缩机/泵。更糟糕的是，由于不可避免的密封泄露问题、维修（同时需要电子和液压威廉希尔官方网站 人员）的复杂性、泄露带来的环境后果等等因素，使得液压传动成为万不得已的选择，或者说有对环境噪声（EMI或RFI）敏感的担忧时，我们可以使用它。 另外一些低动力的应用中，我们使用压缩空气的方法，特别是担心受到EMI/RFI和ESD影响的时候。基于气体的系统没有潜在的液压流体的问题，但是他们不能在既定体积下提供足够的动力，因此压缩空气所需的供应线相对比较笨重。和基油液压传动一样，气动系统也存在泄露问题，而且很难定位出泄露点，并且需要多学科的知识来设计、安装和维修。尽管如此，它们仍是在只需要满足基本、快速和来回动作等要求时的可行选择。 由于强动力电子电机和它们控制器的不断发展，许多先前使用液压的应用已经被更新换代了，除非有其它可信的威廉希尔官方网站 原因来维持使用液压。对于新的设计，特别是小到中型机器人设计情形时（甚至是一些大型机器人的设计），首选使用电子控制和电子电机。这并不意味着液压系统已经过时了，因为在高速度，高冲击，高动力冲击领域，对于液压与气压仍有需求。金属锻造站冲压（液压）和航母启动弹射器（蒸汽和空气）就是很好的实例。 作者简介 Bill Schweber 是一位电子工程师，撰写了三本电子通信系统教材，以及数百篇威廉希尔官方网站 文章，意见专栏稿件和产品说明书。他曾经从事过 EE Times多个主题的威廉希尔官方网站 网站经理，以及EDN的执行主编和interwetten与威廉的赔率体系 主编。 在ADI公司（模拟和混合信号IC的领先供应商）， Bill 负责营销传播（公共关系）;因此，他一直扮演威廉希尔官方网站 PR的两种不同角色，一方面展示公司的产品以及理念，并给媒体传达信息，另一方面也从他们中接收反馈意见。 在为Analog做市场传播的之前，Bill是他们备受推崇的威廉希尔官方网站 杂志的副主编，同时也做过产品营销以及做过应用工程团队的工程师。而在这之前，Bill工作于Instron公司，做手工模拟与电源电路设计和材料测试机控制的系统集成。 他拥有电子工程硕士学位（Mass大学）和电子工程学士学位（哥伦比亚大学），是一位注册专业工程师，并拥有高级班业余无线电证书。Bill还从事包括MOSFET基础知识、ADC选择、驱动LED在内的各种工程主题的策划、编写和在线课程传授。 (mbbeetchina)