Trình điều khiển và giải pháp thị trường

Trình điều khiển và giải pháp thị trường

Điện tử yêu cầu kiểm soát động cơ trong điện tử gia dụng, các thị trường công nghiệp và ô tô đã thúc đẩy sự cần thiết cho MCUs với thiết bị ngoại vi điều khiển động cơ tiên tiến.

Trong thị trường thiết bị gia dụng, kiểm soát động cơ với hiệu suất được cải thiện là cần thiết để đáp ứng các tiêu chuẩn quy hoạch của chính phủ, như Chương trình Energy Star của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, khuyến khích việc giới thiệu các thiết bị hiệu suất cao. Máy giặt là một khu vực quan trọng của kiểm soát động cơ hiệu suất cao. Máy giặt truyền động trực tiếp giúp loại bỏ các vành đai ổ đĩa giữa trục động cơ và máy khuấy khuấy, cho phép các chế độ tốc độ và khuấy khác nhau.

Máy giặt được thiết kế lại hoàn toàn của nhà sản xuất tiêu thụ điện ít hơn 38% và nước nhiều hơn 17% so với máy giặt thông thường. MCU điều khiển động cơ điều chỉnh công suất của động cơ theo số lượng và loại đồ giặt. Tuy nhiên, người dùng thiết bị gia dụng vẫn nhạy cảm với giá mua ban đầu, vì vậy các nhà sản xuất phải liên tục giảm chi phí phát triển và sản xuất của mình để nhiều người tiêu dùng có thể tiếp nhận nhiều thiết bị tiên tiến hơn.

Trong thiết bị gia dụng, MCU 8 bit được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng điều khiển động cơ chi phí thấp tích hợp các tính năng giảm thiểu các thành phần bổ sung. Với PWM động cơ trên bảng, màn hình đồng hồ không an toàn và bộ nhớ flash có độ tin cậy cao, các MCU mới nhất giúp đơn giản hóa thiết kế của điều khiển động cơ thiết bị gia đình và đạt được các mục tiêu chi phí thấp.

Trong các ứng dụng công nghiệp, chi phí điện năng và thời gian chết của các hoạt động lắp ráp có thể làm giảm lợi ích của nhà sản xuất. Một ví dụ công nghiệp về cách kiểm soát các cải tiến hiệu suất động cơ trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả và lợi nhuận là thay thế một van trong một máy bơm công nghiệp với một hệ thống tốc độ biến (VSD) với một MCU.

Đối với bơm hoặc quạt, mức tiêu thụ năng lượng tỷ lệ thuận với tốc độ khối của trục. Khi tốc độ trục giảm 10%, lưu lượng giảm 10% và mức tiêu thụ điện giảm 27%. Nếu tốc độ giảm 20%, mức tiêu thụ điện năng sẽ giảm 49%. Bằng cách sử dụng điều khiển động cơ tốc độ biến MCU thay vì van động cơ tốc độ không đổi để giảm lưu lượng, nó đã được chứng minh rằng tiết kiệm năng lượng 25-40% có thể đạt được cho máy bơm ly tâm, quạt và máy thổi trong các ứng dụng công nghiệp.

Những lợi ích của các ứng dụng công nghiệp là hiển nhiên, và điều khiển động cơ biến tốc độ MCU dựa trên các yếu tố khác như tính linh hoạt và độ tin cậy - những yếu tố này có thể tránh được thời gian chết do lỗi hoặc đại tu. MCU với flash và EEPROM cung cấp sự linh hoạt để giải quyết các yêu cầu người dùng công nghiệp với các tính năng lập trình lại khi yêu cầu nâng cấp hoặc chương trình điều khiển được yêu cầu. Một MCU với 16KB bộ nhớ flash và 256BEEPROM cung cấp đủ bộ nhớ trong MCU 8 bit để xử lý nhiều thay đổi có thể được yêu cầu trong môi trường công nghiệp. Điều quan trọng không kém, bộ nhớ flash của Microchip sử dụng công nghệ xử lý đơn vị có thể xóa được PMOS thường có một đơn vị lưu trữ dữ liệu có khả năng chịu được 1 triệu chu kỳ xóa / ghi và dữ liệu có thể kéo dài hơn 40 năm.

Các ứng dụng động cơ ô tô hiện có bao gồm việc sử dụng động cơ để mở và đóng cửa sổ và cửa ra vào, và định vị chỗ ngồi. Bởi vì các ứng dụng này được sử dụng ở tần số thấp, chúng không nhạy cảm với sự thiếu hiệu quả, nhưng các ứng dụng sử dụng cao, chẳng hạn như kiểm soát môi trường nhiệt độ hành khách và quạt hộp động cơ, tiếp tục tiêu thụ năng lượng hạn chế từ xe. MCU điều khiển động cơ cho phép quạt điều khiển môi trường hoạt động ở tốc độ duy trì nhiệt độ thoải mái, do đó giảm thiểu tiếng ồn và giảm tiêu thụ điện năng.

Trong nhiều trường hợp, MCU điều khiển động cơ phải được kết nối với mạng ô tô bằng cách sử dụng Mạng điều khiển (CAN) hoặc Mạng kết nối cục bộ (LAN). Đối với các thiết bị điện tử cơ thể, các giao thức LIN chi phí thấp hiện được sử dụng để giảm chi phí toàn bộ hệ thống. Trong một số gia đình MCU, một mô-đun USART hỗ trợ LIN 1.2 có thể được tìm thấy, cùng với tự động đánh thức và phát hiện baud ở bit bắt đầu.

Khi các thuật toán điều khiển trở nên phức tạp hơn trong tất cả các phân khúc thị trường, hiệu năng của bộ điều khiển động cơ kỹ thuật số tăng từ MCU đến mức DSP. Bộ điều khiển tín hiệu kỹ thuật số (DSC) mang lại hiệu suất cao hơn và công nghệ MCU thân thiện với thiết kế hợp lý cho các thiết kế điều khiển động cơ tinh vi hơn, bao gồm cả thiết kế điều khiển vector. DSC hoạt động ở tốc độ lên đến 30 MIPS, với các thiết bị ngoại vi tích hợp dành riêng cho bộ nhớ flash và điều khiển động cơ lên tới 144 KB cho các ứng dụng điều khiển động cơ mới, tiên tiến hơn. Với điều khiển động cơ điện tử dựa trên DSP và DSC, kiểm soát ngành công nghiệp thiết bị nhà và ô tô không chỉ hoạt động hiệu quả hơn, cung cấp nhiều chức năng hơn và giá cả phải chăng hơn.