Kierowcy i rozwiązania rynkowe
Elektroniczne wymagania dotyczące sterowania silnikiem w elektronice domowej, na rynku przemysłowym i motoryzacyjnym wymuszają konieczność stosowania mikrokontrolerów z zaawansowanymi urządzeniami peryferyjnymi do sterowania silnikiem.
Na rynku urządzeń gospodarstwa domowego sterowanie silnikiem o lepszych parametrach jest konieczne, aby spełnić rządowe standardy planowania, takie jak program Energy Star Agencji Ochrony Środowiska USA, który promuje wprowadzenie urządzeń o wysokiej wydajności. Pralki są ważnym obszarem wysokiej wydajności sterowania silnikiem. Maszyna do prania z napędem bezpośrednim eliminuje pasek napędowy między wałem silnika a mieszadłem myjącym, umożliwiając różne tryby prędkości i mieszadła.
Całkowicie przeprojektowana przez producenta pralka zużywa o 38% mniej prądu i o 17% więcej wody niż zwykła pralka. MCU sterujące silnikiem dostosowuje moc silnika do ilości i rodzaju prania. Jednak użytkownicy urządzeń domowych są nadal wrażliwi na początkową cenę zakupu, więc producenci muszą stale obniżać koszty rozwoju i produkcji, aby bardziej zaawansowane urządzenia mogły być akceptowane przez większą liczbę konsumentów.
W sprzęcie gospodarstwa domowego, 8-bitowe mikrokontrolery zaprojektowane specjalnie do tanich aplikacji sterowania silnikami integrują funkcje minimalizujące dodatkowe komponenty. Dzięki modułowi PWM na płycie, niezawodnemu monitorowaniu i wysoce niezawodnej pamięci flash, najnowsze mikrokontrolery upraszczają projektowanie sterowania silnikiem AGD i osiągają cele o niskich kosztach.
W zastosowaniach przemysłowych koszty energii i przestoje w pracach montażowych mogą zmniejszyć korzyści producenta. Przemysłowym przykładem tego, w jaki sposób kontrola poprawy wydajności silnika bezpośrednio wpływa na wydajność i opłacalność, jest zastąpienie zaworu w pompie przemysłowej systemem o zmiennej prędkości (VSD) z MCU.
W przypadku pompy lub wentylatora pobór mocy jest proporcjonalny do prędkości sześcianu wału. Gdy prędkość wału zmniejsza się o 10%, przepływ zmniejsza się o 10%, a zużycie energii zmniejsza się o 27%. Jeśli prędkość zostanie zmniejszona o 20%, zużycie energii zostanie zmniejszone o 49%. Dzięki zastosowaniu sterowania zmienną prędkością silnika MCU zamiast zaworów silnikowych o stałej prędkości w celu zmniejszenia przepływu, udowodniono, że można uzyskać 25-40% oszczędności energii w przypadku pomp odśrodkowych, wentylatorów i dmuchaw w zastosowaniach przemysłowych.
Korzyści z zastosowań przemysłowych są oczywiste, a sterowanie silnikiem o zmiennej prędkości sterowane za pomocą MCU opiera się na innych czynnikach, takich jak elastyczność i niezawodność - te czynniki pozwalają uniknąć przestojów spowodowanych przez awarie lub remonty. Mikrokontrolery z pamięcią flash i EEPROM zapewniają elastyczność w rozwiązywaniu wymagań użytkowników przemysłowych dzięki funkcjom przeprogramowanym, gdy wymagane są uaktualnienia lub wymagania programowe. MCU z 16 KB pamięci flash i 256BEEPROM zapewnia wystarczającą ilość pamięci w 8-bitowym MCU, aby obsłużyć wiele zmian, które mogą być wymagane w środowisku przemysłowym. Co równie ważne, pamięć flash Microchip wykorzystuje technologię elektronicznego kasowania jednostek PMOS, która zazwyczaj ma jednostkę pamięci masowej zdolną wytrzymać 1 milion cykli kasowania / zapisu i danych, które mogą trwać przez ponad 40 lat.
Istniejące zastosowania motoryzacyjne obejmują zastosowanie silników do otwierania i zamykania okien i drzwi oraz do ustawiania siedzeń. Ponieważ aplikacje te są używane z niską częstotliwością, nie są wrażliwe na nieefektywność, ale aplikacje o wysokim poziomie wykorzystania, takie jak kontrola temperatury w temperaturze pasażera i wentylatory skrzyni silnika, nadal zużywają ograniczoną moc z samochodu. MCU sterujące silnikiem pozwala wentylatorowi sterującemu środowiskowo pracować z prędkością, która utrzymuje komfortową temperaturę, minimalizując hałas i zmniejszając zużycie energii.
W wielu przypadkach MCU sterowania silnikiem musi być podłączone do sieci samochodowej za pomocą sieci Control Area Network (CAN) lub Local Interconnect Network (LAN). W przypadku elektroniki korpusowej tanie protokoły LIN są obecnie wykorzystywane do obniżenia ogólnych kosztów systemu. W niektórych rodzinach MCU można znaleźć moduł USART obsługujący LIN 1.2, wraz z automatycznym budzeniem i wykrywaniem bodów na początku bitów.
Ponieważ algorytmy sterowania stają się bardziej złożone we wszystkich segmentach rynku, wydajność cyfrowych sterowników silników wzrasta z poziomu MCU do poziomu DSP. Cyfrowe kontrolery sygnału (DSC) zapewniają wyższą wydajność i przystępną cenowo, przyjazną dla projektantów technologię MCU dla bardziej wyrafinowanych projektów sterowania silnikami, w tym z kontrolą wektorową. DSC działają z prędkością do 30 MIPS, z wbudowanymi urządzeniami peryferyjnymi dedykowanymi do pamięci flash i sterowania silnikiem do 144 kB dla bardziej zaawansowanych, nowych aplikacji sterowania silnikiem. Dzięki elektronicznemu sterowaniu silnikiem opartemu na DSP i DSC, sterowanie urządzeniami gospodarstwa domowego i motoryzacja nie tylko działają wydajniej, zapewniają więcej funkcji i są tańsze.
